(57)【要約】  銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部１１を備える電線であって、電線が使用される周波数帯域において、基準とする銅線の交流抵抗に対する前記導体部の交流抵抗の比が１未満となるように導体部１１の体積抵抗率が規定されている。
2012023378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線が使用される周波数帯域において、基準とする銅線の交流抵抗に対する前記導体部の交流抵抗の比が１未満となるように前記導体部の体積抵抗率が規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記基準とする銅線が、前記導体部と同じ線径を有することを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記電線の交流抵抗と、前記基準とする銅線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗が前記基準とする銅線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項３に記載の電線。
【請求項５】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電線。
【請求項６】
前記電線が使用される周波数帯域が、基準周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電線。
【請求項７】
前記電線が使用される周波数帯域が、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電線。
【請求項８】
電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線が使用される周波数帯域において、基準とする銅線の交流抵抗に対する前記導体部の交流抵抗の比が１未満となるように前記導体部の体積抵抗率が規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項９】
前記基準とする銅線が、前記導体部と同じ線径を有することを特徴とする請求項８に記載のコイル。
【請求項１０】
前記電線の交流抵抗と、前記基準とする銅線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗が前記基準とする銅線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のコイル。
【請求項１１】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項１０に記載のコイル。
【請求項１２】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項１３】
前記電線が使用される周波数帯域が、基準周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項１４】
前記電線が使用される周波数帯域が、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項１５】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる電線の設計装置であって、
前記電線が使用される周波数帯域における前記電線の候補となる導体部の交流抵抗、及び基準とする銅線の交流抵抗をそれぞれ計算する抵抗計算部と、
前記基準とする銅線の近接効果による交流抵抗に対する前記導体部の近接効果による交流抵抗の比を計算する比計算部と、
前記比が１未満となる場合に、前記候補が前記電線に適用可能と判定する判定部
とを備えることを特徴とする電線の設計装置。
【請求項１６】
円心状に配置された複数の鉄心と、
アルミニウム線、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる中心導体と、前記中心導体を被覆する銅からなる被覆層とを備える電線が前記複数の鉄心に巻かれた複数のコイルと、
前記複数のコイルに交流電流を印加することにより回転する回転子
とを備え、
前記コイルの交流抵抗が、前記基準とする銅線で巻いたコイルの交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、前記コイルに印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御されることを特徴とする電気モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線、コイル、電線の設計装置及び電気モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波電流を通電する機器（変圧器、モータ、リアクトル、誘導加熱装置及び磁気ヘッド装置等）の巻線及び給電ケーブルにおいては、その高周波電流により発生した磁界によって導体内に渦電流損が生じ、その結果として交流抵抗（高周波抵抗）が増大（表皮効果及び近接効果が増大）することとなって発熱及び消費電力増大を引き起こす。表皮効果及び近接効果の増大を抑止する対策として、一般的には線の細径化と各素線を絶縁被覆したリッツ線の採用で図られている（例えば、特許文献１〜５参照。）。【０００３】
巻き線等に使用される電線の一つとして、例えばアルミニウム線（以下、「Ａｌ線」という。）の表面に銅層を薄肉で被覆した銅被覆アルミニウム線（以下、「ＣＣＡ線」という。）が知られている。しかしながら、高周波電線が使用される特定の周波数帯域において、高周波電線の交流抵抗を、同じ線径等の銅線（以下、「Ｃｕ線」という。）の交流抵抗よりも一概に低減することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２９５５０号公報
【特許文献２】特開昭６２−７６２１６号公報
【特許文献３】特開２００５−１０８６５４号公報
【特許文献４】国際公開第２００６／０４６３５８号
【特許文献５】特開２００２−１５０６３３号公報
【発明の概要】
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、基準とするＣｕ線と比較して渦電流による損失を同等か又は小さくすることができ、交流抵抗を低減可能となる電線、コイル、電線の設計装置及び電気モータを提供することである。
【０００６】
本発明の一態様によれば、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、電線が使用される周波数帯域において、基準とするＣｕ線の交流抵抗に対する導体部の交流抵抗の比が１未満となるように導体部の体積抵抗率が規定されている電線が提供される。
【０００７】
本発明の一態様において、基準とするＣｕ線が、導体部と同じ線径を有していても良い。
【０００８】
本発明の一態様において、電線の交流抵抗と、基準とするＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗が基準とするＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数が電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていても良い。
【０００９】
本発明の一態様において、直流抵抗値は、直流抵抗値をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていても良い。
【００１０】
本発明の一態様において、導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなっていても良い。
【００１１】
本発明の一態様において、電線が使用される周波数帯域が、基準周波数から２０次までの高調波の周波数を含んでいても良い。
【００１２】
本発明の一態様において、電線が使用される周波数帯域が、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであっても良い。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、電線を素線として用いたコイルであって、電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、電線が使用される周波数帯域において、基準とするＣｕ線の交流抵抗に対する導体部の交流抵抗の比が１未満となるように導体部の体積抵抗率が規定されているコイルが提供される。
【００１４】
本発明の他の態様において、基準とするＣｕ線が、導体部と同じ線径を有していても良い。
【００１５】
本発明の他の態様において、電線の交流抵抗と、基準とするＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗が基準とするＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数が電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていても良い。
【００１６】
本発明の他の態様において、直流抵抗値は、直流抵抗値をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていても良い。
【００１７】
本発明の他の態様において、導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなっていても良い。
【００１８】
本発明の他の態様において、電線が使用される周波数帯域が、基準周波数から２０次までの高調波の周波数を含んでいても良い。
【００１９】
本発明の他の態様において、電線が使用される周波数帯域が、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚであっても良い。
【００２０】
本発明の更に他の態様によれば、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる電線の設計装置であって、電線が使用される周波数帯域における電線の候補となる導体部の交流抵抗、及び基準とするＣｕ線の交流抵抗をそれぞれ計算する抵抗計算部と、基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗に対する導体部の近接効果による交流抵抗の比を計算する比計算部と、比が１未満となる場合に、候補が電線に適用可能と判定する判定部とを備える電線の設計装置が提供される。
【００２１】
本発明の更に他の態様によれば、円心状に配置された複数の鉄心と、Ａｌ線、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる中心導体と、中心導体を被覆する銅からなる被覆層とを備える電線が複数の鉄心に巻かれた複数のコイルと、複数のコイルに交流電流を印加することにより回転する回転子とを備え、コイルの交流抵抗が、基準とするＣｕ線で巻いたコイルの交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、コイルに印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御される電気モータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る表皮効果を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための他の概略図である。
【図５】２層構造の導線の断面図である。
【図６】電流が流れている導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図７】外部磁界が印加された場合の２層構造の導線の断面図である。
【図８】外部磁界が印加された場合の導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る各電線及び比較例に係るＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの作製条件を表した表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表す表である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果成分と表皮効果成分の周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る各種材料の交流抵抗及びＣｕ線との交流抵抗比の計算結果を表す表である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＡ線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図２０】高周波トランスの一次巻線電流波形を表すグラフである。
【図２１】基準周波数及び高調波成分を説明するためのグラフである。
【図２２】ＣＣＡ巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図２６】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数２０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２７】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数５０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２８】図２６と図２７を重ね合せた応答を表すグラフである。
【図２９】図２６の電流の周波数スペクトルを表すグラフである。
【図３０】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図３１】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである．
【図３２】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性を表すグラフである。
【図３３】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性を表すグラフである。
【図３４】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図３５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図３６】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図３７】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図３８】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４０】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図４１】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図４２】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図４３】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図４４】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図４５】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図４６】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図４７】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４８】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４９】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図５０】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図５１】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図５２】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図５３】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図５４】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図５５】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図５６】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５７】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５８】図５８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図５８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図５９】本発明の第３の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図６０】本発明の第３の実施の形態に係る電線の材料及び線径をふって測定した基準直流抵抗及び第２の周波数を表した表である。
【図６１】本発明の第３の実施の形態に係る基準直流抵抗と第２の周波数との関係を表したグラフである。
【図６２】黄銅巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図６３】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図６４】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６５】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の一例を示す断面図である。
【図６６】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図６７】比較例に係るＣｕ線の電流密度分布を表すグラフである。
【図６８】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の材料の体積抵抗率を表す表である。
【図６９】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表す他のグラフである。
【図７０】比較例に係るＣｕ線の損失分布を表すグラフである。
【図７１】本発明の第４の実施の形態に係るケイ青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７２】本発明の第４の実施の形態に係るケイ青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７３】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７４】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７５】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７６】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７７】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線及びケイ青銅線と、比較例に係るＣｕ線の周波数と交流抵抗（近接効果成分）との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２４】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２５】
（第１の実施の形態）
＜電線の構造＞
本発明の第１の実施の形態に係る電線は、図１（ａ）に示すように、特定の周波数帯域で使用される電線であって、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部１１を備える。本発明の第１の実施の形態に係る電線において、特定の周波数帯域における基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗に対する導体部１１の近接効果による交流抵抗の比が１未満となるように、導体部１１の体積抵抗率が規定されている。
【００２６】
ここで、「特定の周波数帯域」は、その電線（製品）が使用される範囲として規定（設定）された周波数帯域を意味する。「特定の周波数帯域」の上限値、下限値及び範囲は個々の製品の仕様に応じて適宜設定されるものであり、特に限定されない。「特定の周波数帯域」は、例えば数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度、又は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度であっても良いし、ＩＨ調理器の場合、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度であっても良い。日本、米国、欧州の商用電源周波数をそのまま使用する製品であれば５０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度であっても良い。また、「基準とするＣｕ線」は、予め規定（設定）されるものであり、導体部１１と同じ線径であっても良いし異なる線径であっていても良い。
【００２７】
導体部１１の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。導体部１１の材料としては、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金、及び銅・ニッケル・ケイ素合金等の銅合金が使用可能である。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【００２８】
これらの銅合金線は、例えば１原則アニール処理されたものであり、スズ、銅又はクロム（Ｃｒ）等のメッキ処理がされていても良い。また、導体部１１は円筒状の他、平角状等の種々の形状を有していても良い。
【００２９】
また、本発明の第１の実施の形態に係る電線は、図１（ｂ）に示すように、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる中心導体１２と、中心導体１２を被覆する銅（Ｃｕ）からなる被覆層１３とを導体部１１として備えるＣＣＡ線であっても良い。
【００３０】
ＣＣＡ線全体の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましい。被覆層１３の断面積は、中心導体１２及び被覆層１３を合わせた電線全体の断面積に対して１５％以下であり、３％〜１５％程度が望ましく、より望ましくは３％〜１０％程度、更に望ましくは３％〜５％程度である。被覆層１３の電線全体に対する断面積の比が小さいほど、交流抵抗を低減することができる。中心導体１２としては、例えば電気用アルミニウム（ＥＣアルミニウム）又はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ６０００番台）のアルミニウム合金が使用可能であるが、アルミニウム合金の方がＥＣアルミニウムよりも体積抵抗率が大きいためにより望ましい。
【００３１】
通常、変圧器又はリアクトル等の巻線には、Ｃｕ線をポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド又はポリイミド等で絶縁被覆したものが用いられる。同軸ケーブルにおいては高周波電流信号であるために表皮効果特性を勘案し、例えばＣＣＡ線が用いられる。
【００３２】
図２に示すように、導体においては、導体内の磁束によって導体内に渦電流が流れ、その渦電流が表皮効果として交流抵抗を増大させる。また、図３及び図４に示すように外部磁束により導体内に渦電流が流れ、その渦電流が近接効果として交流抵抗を増大させる。
【００３３】
交流抵抗Ｒacは、直流抵抗成分をＲdc、表皮効果による交流抵抗をＲs、近接効果による交流抵抗（近接効果成分）をＲpとして、次式（１）で表される。
【００３４】
Ｒac＝（１＋ｋｓ）Ｒdc＋Ｒp
＝Ｒs＋Ｒp                   …（１）
ここで、ｋｓは表皮効果係数を表す。
【００３５】
まず、本発明の第１の実施の形態における表皮効果による交流抵抗Ｒｓの計算手法の一例を説明する。図５に示すように、ｚ方向に均一に分布する２層構造の円筒状導線について考える。導線の内層、外層の導電率をそれぞれσ１，σ２と仮定し、導線のｚ方向に電流が流れているとする。
【００３６】
以下の定式化において、各電磁界は複素表現を使用し、時間因子をｅjωtとする。ただし、ωは角周波数を表す。
【００３７】
電流により、電界のｚ方向成分Ｅｚが生成され、それが以下の波動方程式（２）を満たす。
【数１】
2012023378.tif 000003
【００３８】
ただし、μ0は真空中の透磁率を表す。また、磁界Ｈθはθ方向成分のみを有し、次のように与えられる。
【数２】
2012023378.tif 000004
【００３９】
ここで、
【数３】
2012023378.tif 000005
【００４０】
をおくと、波動方程式（２）の解は次のようにおくことができる。
【数４】
2012023378.tif 000006
【００４１】
ただし、Ｊν(z)は第１種Bessel関数を表し、
2012023378.tif 000007
であり、
2012023378.tif 000008
は第１種Hankel関数を表す。
【００４２】
ｒ＝ｂでＥｚ，Ｈθが連続となる境界条件により、
【数５】
2012023378.tif 000009
【００４３】
となる。ただし、
【数６】
2012023378.tif 000010
【００４４】
である。ここで、
2012023378.tif 000011
であり、
2012023378.tif 000012
である。
【００４５】
また、式（３）より、次式（１２）が得られる。
【数７】
2012023378.tif 000013
2012023378.tif 000014
の法則より、導線に流れる全電流Ｉは次のように得られる。
【数８】
2012023378.tif 000015
【００４６】
ただし、
2012023378.tif 000016
は横断面における導線の外周に沿う線積分を表す。式（１３）に式（８），（９）を代入すると、次式（１４）が得られる。
【数９】
2012023378.tif 000017
【００４７】
一方、図６に示す導線に流れ込むパワーフローはPoyntingベクトルより次式（１５）のように計算される。
【数１０】
2012023378.tif 000018
【００４８】
ここで、
2012023378.tif 000019
は図６における導線の円筒状の表面積分を表し、
2012023378.tif 000020
は法線方向に向くベクトル面素を表す。
2012023378.tif 000021
はPoyntingベクトルであり、ａrはｒ方向の単位ベクトルである。
【００４９】
式（１５）に式（７），（１２）を代入すると、次式（１６）が得られる。
【数１１】
2012023378.tif 000022
【００５０】
ここで、
2012023378.tif 000023
により、次式（１７）が得られる。
【数１２】
2012023378.tif 000024
【００５１】
したがって、表皮効果による単位長さ当たりの交流抵抗は、次のように与えられる。
【数１３】
2012023378.tif 000025
【００５２】
ただし、
2012023378.tif 000026
は実数部を表し、周波数を０としたときの値が、直流抵抗Ｒｄｃである。
【００５３】
導線が一層構造の場合、σ1＝σ2，式（１０）及び式（１１）より、
【数１４】
2012023378.tif 000027
【００５４】
となり、式（１８）は、
【数１５】
2012023378.tif 000028
【００５５】
となる。
【００５６】
次に、本発明の第１の実施の形態における近接効果成分Ｒｐの計算手法の一例を説明する。図７に示すように、導線の外部にｘ方向の高周波磁界Ｈｅが、ｘ方向の単位ベクトルをａｘとして、次のように印加されているとする。
【数１６】
2012023378.tif 000029
【００５７】
ここで、Ｈ＝∇×Ａを満たす磁気ポテンシャル
【数１７】
2012023378.tif 000030
【００５８】
を導入すると、外部ポテンシャル
【数１８】
2012023378.tif 000031
【００５９】
は式（２２）の磁界を与える。
【００６０】
磁気ポテンシャルは次の波動方程式（２５）を満たす。
【数１９】
2012023378.tif 000032
【００６１】
ただし、μ０は真空中の透磁率を表す。
【００６２】
式（２５）の解は、次のようにおくことができる。
【数２０】
2012023378.tif 000033
【００６３】
各境界で磁界の接線成分（Ｈθ）と磁束密度の法線成分（μ0Ｈｒ）が連続になる境界条件により、
【数２１】
2012023378.tif 000034
【００６４】
となる。ただし、
【数２２】
2012023378.tif 000035
【００６５】
である。ここで、
2012023378.tif 000036
であり、
2012023378.tif 000037
である。
【００６６】
また、磁界Ｈθは次のように得られる。
【数２３】
2012023378.tif 000038
【００６７】
また、電界Ｅｚは次のように得られる。
【数２４】
2012023378.tif 000039
【００６８】
図８に示す導線表面から導線内部に入り込むパワーフローは次式（３８）のように計算される。
【数２５】
2012023378.tif 000040
【００６９】
ただし、
2012023378.tif 000041
はPoyntingベクトルを表し、
2012023378.tif 000042
は図８における導線表面における面積分を表す。
【００７０】
式（３６），（３７）を式（３８）に代入すると、次式（３９）が得られる。
【数２６】
2012023378.tif 000043
【００７１】
ただし、
【数２７】
2012023378.tif 000044
【００７２】
である。導線の損失ＰＬは、次のように求められる。
【数２８】
2012023378.tif 000045
【００７３】
導線が一層構造の場合、σ1＝σ2，式（３４）及び式（３５）より、
【数２９】
2012023378.tif 000046
【００７４】
となり、式（４３）は次式（４６）となる。
【数３０】
2012023378.tif 000047
【００７５】
トランス、リアクトル等のように、一本の導線でコイル等を巻いた場合、外部磁界は導線中を流れる電流によって作られる。その場合、次式（４７）のように外部磁界の強さ|Ｈ0|は電流の大きさ|I|に比例する。
【数３１】
2012023378.tif 000048
【００７６】
ただし、αは比例係数であり、導線の巻き方に依存する。これを式（４３）に代入することにより、近接効果による単位長さ当たりの抵抗Ｒｐは、次のように与えられる。
【数３２】
2012023378.tif 000049
【００７７】
図９に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線及び比較例に係るＣｕ線の外部磁界強度Ｈが１（Ａ／ｍｍ）における近接効果による交流抵抗を、上述した式（４８）を用いて計算により求めた。図９から、所定の周波数帯域において、黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなることが分かる。
【００７８】
図１０に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線について、直径０．４ｍｍ、長さ６．６ｍの素線を５５本用いて、１７ターンでリッツ線構造とし、ＩＨ調理器用の磁場発生コイルを作製し、それらについて特性確認試験を行った。試験結果を図１１及び図１２に示す。ＩＨ調理器には、一般的に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流が使用されるが、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度を含む周波数帯域では、黄銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなるのが分かる。
【００７９】
図１３に示すように、０．４ｍｍの線径をそれぞれ有する黄銅線及び比較例としてのＣｕ線の外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける交流抵抗を、上述した式（１），（１８）及び（４８）を用いて計算により求めた。図１３に示すように、黄銅線が、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２の間に規定される周波数帯域において、同じ線径を有するＣｕ線よりも交流抵抗が小さくなることが分かる。即ち、第１の周波数ｆ１よりも低周波側では、黄銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも大きい。第１の周波数ｆ１において、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが一致し、第１の周波数ｆ１より高周波側では、渦電流損が支配的となるため、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。第１の周波数ｆ１から第２の周波数ｆ２までの周波数帯域において、Ｃｕ線の交流抵抗が黄銅線の交流抵抗よりも大きい。第２の周波数ｆ２において、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが再び一致し、第２の周波数ｆ２より高周波側では、黄銅線の近接効果の影響がＣｕ線よりも大きくなり、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。
【００８０】
図１４に、直径０．４ｍｍの黄銅線についての外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける表皮効果成分Ｒｓと直流抵抗Ｒｄｃとの和及び近接効果成分Ｒｐの計算結果を示す。直流抵抗Ｒｄｃは、式（１）で周波数を０としたときの値である。図９、図１１〜図１３に示すように黄銅線等が銅よりも高い体積抵抗率であるにも関わらず、所定の周波数帯域においてＣｕ線よりも低い交流抵抗となる現象の理由は、図１４に示すように交流抵抗が近接効果に大きく依存し、且つ、体積抵抗率が高いと近接効果が小さくなる周波数帯域が存在することによるものである。表皮効果成分Ｒｓと近接効果成分Ｒｐには周波数依存性があるが、周波数が１ＭＨｚ未満であれば、表皮効果成分Ｒｓよりも近接効果成分Ｒｐの方がその依存性が著しく、表皮効果成分Ｒｓは無視できるレベルである。
【００８１】
図１５に、各導体材料について、１００ｋＨｚ、外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける近接効果による交流抵抗及び基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗との比（Ｒｐ比）を、上述した式（４８）を用いて計算した結果を示す。図１５では、導体材料として、図１（ａ）に示した導体部１１が純アルミニウムのもの、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２が合金アルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図１（ａ）に示した導体部１１がそれぞれ黄銅、ケイ青銅及びリン青銅からなるものを対象とした。ＣＣＡ線の体積抵抗率については、２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。図１５から、線径がＣｕ線の線径と同一の場合に加え、線径がＣｕ線より大きい場合にもＲｐ比が１未満となる条件があることが分かる。
【００８２】
そこで、本発明の第１の実施の形態では、このＲｐ比に着眼した。即ち、本発明の第１の実施の形態に係る電線では、電線が使用される特定の周波数において、基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗に対する図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した導体部１１の近接効果による交流抵抗の比（Ｒｐ比）が１未満となるように、導体部１１の体積抵抗率が規定されている。基準とするＣｕ線は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した導体部１１と同じ線径であっても良く、異なる線径であっても良く、適宜設定可能である。
【００８３】
本発明の第１の実施の形態に係る電線によれば、特定の周波数帯域において使用するときに、基準とするＣｕ線と比較して交流抵抗を同等とすること又は低減することが可能となる。
【００８４】
＜電線の設計装置＞
本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置は、図１６に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）１１０、記憶装置１１１、入力装置１１２及び出力装置１１３を備える。
【００８５】
ＣＰＵ１１０は、抵抗計算部１０１、比計算部１０２及び判定部１０３をハードウェア資源であるモジュール（論理回路）として論理的に備える。
【００８６】
抵抗計算部１０１は、記憶装置１１１から作製可能な電線の候補となる導体部１１の材料、形状及び線径等を含む線種の情報、及び電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、上述した式（４８）を用いて、特定の周波数帯域における電線の候補となる導体部１１の近接効果による交流抵抗値を計算する。更に、抵抗計算部１０１は、記憶装置１１１から電線が使用される特定の周波数帯域及び基準とするＣｕ線に関する情報を読み出して、上述した式（４８）を用いて、特定の周波数帯域における基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗値を計算する。導体部１１及びＣｕ線の近接効果による交流抵抗値は、特定の周波数帯域の範囲内の複数の周波数において計算しても良く、特定の周波数帯域の範囲内の少なくとも一つの周波数（例えば、特定の周波数帯域の上限値）において計算すれば良い。また、基準とするＣｕ線は、候補となる導体部１１と同じ線径であっても良く、異なる線径であっても良く、適宜設定可能である。
【００８７】
比計算部１０２は、抵抗計算部１０１により計算された導体部１１及びＣｕ線の近接効果による交流抵抗値に基づいて、同一の周波数におけるＣｕ線の近接効果による交流抵抗値に対する候補となる導体部１１の近接効果による交流抵抗値の比（Ｒｐ比）を計算する。
【００８８】
判定部１０３は、比計算部１０２により計算されたＲｐ比に基づいて、候補が電線に適用可能か判定する。例えば、判定部１０３は、Ｒｐ比が１未満か否か判定し、Ｒｐ比が１未満と判定された場合に候補を電線に適用可能と判定する。
【００８９】
記憶装置１１１は、近接効果による交流抵抗を求める式（４８）に関する情報、複数の候補となる導体部１１の情報、電線が適用される各機器で使用される特定の周波数帯域、抵抗計算部１０１により計算した導体部１１及びＣｕ線の近接効果による交流抵抗値、比計算部１０２により計算したＲｐ比、及び判定部１０３による判定結果等を保存する。
【００９０】
記憶装置１１１としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等が採用可能である。記憶装置１１１は、ＣＰＵ１１０において実行されるプログラムを格納している記憶装置等として機能させることが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。記憶装置１１１は、ＣＰＵ１１０におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることも可能である。
【００９１】
入力装置１１２としては、例えばタッチパネル、キーボード、マウス、ＯＣＲ等の認識装置、スキャナ、カメラ等の画像入力装置、マイク等の音声入力装置等が使用可能である。出力装置１１３としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等の印刷装置等を用いることができる。
【００９２】
＜高周波電線の製造方法＞
本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた設計方法を含む高周波電線の製造方法の一例を、図１７のフローチャートを用いて説明する。なお、ここではＣＣＡ線の製造方法を説明するが、これに特に限定されないことは勿論である。
【００９３】
（イ）ステップＳ１０１において、抵抗計算部１０１は、記憶装置１１１から電線の候補となる導体部１１に関する情報、及び電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、上述した式（４８）を用いて、特定の周波数帯域における導体部１１の近接効果による交流抵抗値を計算する。更に、抵抗計算部１０１は、上述した式（４８）を用いて、基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗値を計算する。計算された導体部１１及びＣｕの近接効果による交流抵抗値は、記憶装置１１１に記憶される。なお、導体部１１及びＣｕの近接効果による交流抵抗値は予め記憶装置１１１に記憶されていてもよく、入力装置１１２から入力されても良い。また、導体部１１及びＣｕの近接効果による交流抵抗値は理論式を用いて計算する代わりに実測しても良い。
【００９４】
（ロ）ステップＳ１０２において、比計算部１０２は、抵抗計算部１０１により計算された導体部１１及びＣｕ線の近接効果による交流抵抗値に基づいて、Ｃｕ線の近接効果による交流抵抗値に対する導体部１１の近接効果による交流抵抗値の比（Ｒｐ比）を計算する。
【００９５】
（ハ）ステップＳ１０３において、判定部１０３は、比計算部１０２により計算されたＲｐ比が１未満であるか判定する。この結果、Ｒｐ比が１未満である場合には、候補を電線に適用可能と判定する。判定結果は、記憶装置１１１に記憶される。
【００９６】
（ニ）ステップＳ１０４において、判定部１０３により適用可能と判定された候補の材料、形状及び線径等で電線を製造する。例えばＣＣＡ線の場合、直径９．５ｍｍ〜１２．０ｍｍ程度のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる中心導体１２を用意する。中心導体１２の表面に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さの銅テープを縦添え方式で添わせながらＴＩＧ溶接又はプラズマ溶接等を行うことにより、中心導体１２の表面に被覆層１３を被覆する。次に、被覆層１３が被覆された中心導体１２をスキンパスで直径９．３ｍｍ〜１２．３ｍｍ程度に成形することにより、被覆層１３が被覆された中心導体１２からなる母材を作製する。次に、母材を、２５〜２６パス程度の複数段の伸線ダイスを通すことにより伸線する。複数段の伸線ダイスを経ることにより、最終的に電線の直径を、決定された線径と同じ線径とする。
【００９７】
本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた設計方法を含む高周波電線の製造方法によれば、近接効果による交流抵抗を求める式（４８）を用いて計算したＲｐ比に基づいて線種を決定することができる。この結果、高周波電線が使用される特定の周波数帯域に応じて、基準としたＣｕ線と比較して渦電流による損失が小さく、交流抵抗を低減可能な高周波電線の線径を設計することが可能となる。
【００９８】
なお、図１７に示したステップＳ１０２において複数の候補に対して近接効果による交流抵抗値をそれぞれ計算し、ステップＳ１０２において複数の候補毎にＲｐ比をそれぞれ計算し、ステップＳ１０３において、複数の候補がそれぞれ適用可能か判定しても良い。ステップＳ１０４においては、適用可能な候補が複数ある場合には、適宜そのうちの一つの候補の線種を選択すれば良い。
【００９９】
＜電線設計プログラム＞
図１７に示した一連の手順、即ち：（イ）特定の周波数帯域における電線の候補となる導体部１１の近接効果による交流抵抗、及び特定の周波数帯域における基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗をそれぞれ計算するステップ；（ロ）基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗に対する導体部の近接効果による交流抵抗の比を計算するステップ；（ハ）比に基づいて候補を電線に適用可能か判定するステップ等は、図１７と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１６に示した電線の設計装置を制御して実行できる。
【０１００】
このプログラムは、本発明の電線の設計装置を構成するコンピュータシステムの記憶装置１１１に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を記憶装置１１１等に読み込ませることにより、本発明の第１の実施の形態の一連の手順を実行することができる。
【０１０１】
ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等のプログラムを記録することができるような媒体等を意味する。例えば、電線の設計装置の本体は、記録媒体の読取り装置を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。さらに、無線通信網等の情報処理ネットワークを介して、この記憶装置１１１に格納することが可能である。
【０１０２】
（第２の実施の形態）
＜電線の構造＞
本発明の第２の実施の形態に係る電線は、特定の周波数帯域で使用される電線であって、図１８に示すように、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる中心導体２１と、中心導体２１を被覆する銅（Ｃｕ）からなる被覆層２２とを備えるＣＣＡ線である。本発明の第２の実施の形態に係る電線は、電線の交流抵抗と、電線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致する第１の周波数及び第２の周波数の間に規定され、且つ電線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも大きい周波数帯域内に、特定の周波数帯域が収まる。
【０１０３】
電線全体の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましい。被覆層２２の断面積は、中心導体２１及び被覆層２２を合わせた電線全体の断面積に対して１５％以下であり、３％〜１５％程度が望ましく、より望ましくは３％〜１０％程度、更に望ましくは３％〜５％程度である。被覆層２２の電線全体に対する断面積の比が小さいほど、高周波抵抗を低減することができる。
【０１０４】
中心導体２１としては、例えば電気用アルミニウム（ＥＣアルミニウム）又はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ６０００番台）のアルミニウム合金が使用可能であるが、アルミニウム合金の方がＥＣアルミニウムよりも体積抵抗率が大きいためにより望ましい。
【０１０５】
上述した理論式を用いてシミュレーションを行い、本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＡ線の交流抵抗及びＣｕ線の交流抵抗を計算により求めた。この結果、ＣＣＡ線が、特定の周波数帯域において、近接効果により、同じ線径を有するＣｕ線よりも渦電流損が小さくなり、結果として交流抵抗が小さくなる特性を発見した。
【０１０６】
図１９に、１．８ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍの線径を有するＣＣＡ線及びＣｕ線について、周波数と交流抵抗との関係を示す。１．８ｍｍの線径をそれぞれ有するＣｕ線及びＣＣＡ線の場合、１ｋＨｚ程度の第１の周波数ｆ１１（図示省略）よりも低周波側では、ＣＣＡ線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも大きい。第１の周波数ｆ１１において、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが一致し、第１の周波数ｆ１１より高周波側では、渦電流損が支配的となるため、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。第１の周波数ｆ１１から１０ｋＨｚ程度の第２の周波数ｆ１２までの周波数帯域Ｂ１において、Ｃｕ線の交流抵抗がＣＣＡ線の交流抵抗よりも大きい。第２の周波数ｆ１２において、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが再び一致し、第２の周波数ｆ１２より高周波側では、ＣＣＡ線の近接効果の影響がＣｕ線よりも大きくなり、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。
【０１０７】
０．４ｍｍの線径をそれぞれ有するＣｕ線及びＣＣＡ線の場合も、第１の周波数ｆ２１及び第２の周波数ｆ２２においてＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが一致し、第１の周波数ｆ２１と第２の周波数ｆ２２との間の周波数帯域Ｂ２において、Ｃｕ線の交流抵抗がＣＣＡ線の交流抵抗よりも大きい。
【０１０８】
０．２ｍｍの線径をそれぞれ有するＣｕ線及びＣＣＡ線の場合も、第１の周波数ｆ３１及び第２の周波数ｆ３２においてＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが一致し、第１の周波数ｆ３１と第２の周波数ｆ３２との間の周波数帯域Ｂ３において、Ｃｕ線の交流抵抗がＣＣＡ線の交流抵抗よりも大きい。
【０１０９】
また、図１９に示すように、１．８ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍとＣＣＡ線及びＣｕ線の線径を細くするにつれて、第１の周波数ｆ１１及び第２の周波数ｆ１２が高周波側にシフトし、結果として第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２の間に規定される周波数帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、高周波側にシフトしていく特性を発見した。磁界の強さが増しても第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２はほとんど変わらないが、第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１は低周波側に移動する。
【０１１０】
また、スイッチング電源に内蔵される高周波トランスの巻き線においては、図２０に示すように、相当にひずんだ波形の電流が流れる。これは、図２１に示すように、交流電流の周波数が、基本波の周波数（基準周波数）の他、多くの高次の高調波成分を含有しているためである。したがって、高周波トランスで発生する損失（銅損）は、直流成分、基準周波数及び高次の高調波成分の和となる。例えば図２２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る直径０．２ｍｍのＣＣＡ巻線の損失は８．０Ｗであり、比較例に係る直径０．６ｍｍの銅巻線の損失は１４．５Ｗである。
【０１１１】
よって、ＣＣＡ線に対して使用する交流電流の周波数帯域として、基準周波数から高次の高調波成分までが、第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２で規定される周波数帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に収まるように、ＣＣＡ線の線径、材料及び断面積比等が設計されていることが好ましい。高次の高調波成分をどこまで考慮するかはＣＣＡ線の用途に応じて適宜決定すれば良い。例えば、基準周波数から１０次の高調波成分までを考慮してもよく、基準周波数から２０次の高調波成分まで考慮してもよい。
【０１１２】
本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＡ素線によれば、特定の周波数帯域において使用するときに、同じ線径を有するＣｕ線と比較して渦電流による損失を同等か又は小さくすることができ、交流抵抗を低減可能となる。
【０１１３】
＜電線の設計装置＞
本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置は、図２３に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）２１０、記憶装置２１１、入力装置２１２及び出力装置２１３を備える。
【０１１４】
ＣＰＵ２１０は、交流抵抗計算部２０１、周波数抽出部２０２及び線径抽出部２０３をハードウェア資源であるモジュール（論理回路）として論理的に備える。
【０１１５】
交流抵抗計算部２０１は、記憶装置２１１から対象となるＣＣＡ線及びＣｕ線の交流抵抗を計算するのに必要な情報を読み出して、図１９に示すように、複数の周波数に応じて、ＣＣＡ線の交流抵抗及びＣＣＡ線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗を複数の線径毎に計算する。
【０１１６】
周波数抽出部２０２は、交流抵抗計算部２０１により計算したＣＣＡ線の交流抵抗及びＣＣＡ線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗に基づいて、図１９に示すように、複数の線径毎に、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗が一致し、且つ互いの間でＣＣＡ線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２を抽出する（ｆ１１は図示省略）。
【０１１７】
ここで、第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２として抽出する周波数は、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗が厳密に一致する点でなくても良い。例えば、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が入れ替わる直前（低周波側）若しくは直後（高周波側）の周波数を抽出しても良いし、ＣＣＡ線の交流抵抗及びＣｕ線の交流抵抗の計算結果からそれぞれの近似曲線を求め、それらの近似曲線が交差する周波数を抽出しても良い。
【０１１８】
線径抽出部２０３は、記憶装置２１１からＣＣＡ線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、周波数抽出部２０２により抽出した第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２に基づいて、複数の線径のうち、抽出された第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２の間に規定される周波数帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、ＣＣＡ線が使用される特定の周波数帯域内に収まるような第１の周波数及び第２の周波数に対応するＣＣＡ線の線径（例えば第１の周波数ｆ２１及び第２の周波数ｆ２２に対応する線径０．４ｍｍ）を抽出する。ＣＣＡ線が使用される特定の周波数帯域としては、例えば、図２１に示した基準周波数及び１０次以下の高調波周波数が含まれてもよく、基準周波数及び２０次以下の高調波周波数が含まれてもよい。
【０１１９】
図２３に示した記憶装置２１１は、種々の線径を有するＣＣＡ線及びＣｕ線の交流抵抗を計算するのに必要な情報、各ＣＣＡ線が使用される特定の周波数帯域、交流抵抗計算部２０１により計算した交流抵抗、周波数抽出部２０２により抽出した第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２及び線径抽出部２０３により抽出したＣＣＡ線の線径を保存する。記憶装置２１１としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等が採用可能である。記憶装置２１１は、ＣＰＵ２１０において実行されるプログラムを格納しているプログラム記憶装置等として機能させることが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。記憶装置２１１は、ＣＰＵ２１０におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることも可能である。
【０１２０】
図２３に示した入力装置２１２としては、例えばタッチパネル、キーボード、マウス、ＯＣＲ等の認識装置、スキャナ、カメラ等の画像入力装置、マイク等の音声入力装置等が使用可能である。出力装置２１３としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等の印刷装置等を用いることができる。
【０１２１】
＜ＣＣＡ線の製造方法＞
本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた電線の設計方法を含むＣＣＡ素線の製造方法の一例を、図２４のフローチャートを用いて説明する。
【０１２２】
（イ）ステップＳ２０１において、交流抵抗計算部２０１が、複数の周波数に応じて、ＣＣＡ線の交流抵抗及びＣＣＡ線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗を複数の線径毎に計算する。この計算結果は、記憶装置２１１に保存される。計算対象となるＣＣＡ線の材料及び断面積比等は適宜設定可能である。なお、ＣＣＡ線の交流抵抗及びＣｕ線の交流抵抗は、計算する代わりに実測しても良い。
【０１２３】
（ロ）ステップＳ２０２において、周波数抽出部２０２が、図１９に示すように、複数の線径毎に、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗が一致し、且つ互いの間でＣＣＡ線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２を抽出する（ｆ１１は図示省略）。計算対象となる線径の範囲及び周波数の範囲は、ＣＣＡ線として使用可能な範囲において適宜設定可能である。この抽出した第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２は、記憶装置２１１に保存される。
【０１２４】
（ハ）ステップＳ２０３において、線径抽出部２０３が、複数の線径のうち、抽出された第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２の間に規定される周波数帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、ＣＣＡ線を使用する特定の周波数帯域内に収まるような第１の周波数及び第２の周波数に対応するＣＣＡ線の線径（例えば第１の周波数ｆ１１及び第２の周波数ｆ１２に対応する線径１．８ｍｍ）を抽出する。この抽出した線径は、記憶装置２１１に保存される。
【０１２５】
（ニ）ステップＳ２０４において、記憶装置２１１に保存された線径を有するＣＣＡ素線を製造する。即ち、直径９．５ｍｍ〜１２．０ｍｍ程度のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる中心導体２１を用意する。中心導体２１の表面に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さの銅テープを縦添え方式で添わせながらＴＩＧ溶接又はプラズマ溶接等を行うことにより、中心導体２１の表面に被覆層２２を被覆する。次に、被覆層２２が被覆された中心導体２１をスキンパスで直径９．３ｍｍ〜１２．３ｍｍ程度に成形することにより、被覆層２２が被覆された中心導体２１からなる母材を作製する。次に、母材を、２５〜２６パス程度の複数段の伸線ダイスを通すことにより伸線する。複数段の伸線ダイスを経ることにより、最終的に電線の直径を、記憶装置２１１に保存された線径と同じ線径とする。
【０１２６】
本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた設計方法を含むＣＣＡ素線の製造方法によれば、ＣＣＡ線が使用される特定の周波数帯域に応じて、同じ線径のＣｕ線と比較して渦電流による損失を同等か又は小さくすることができ、交流抵抗を低減可能なＣＣＡ線の線径を設計することが可能となる。
【０１２７】
＜設計プログラム＞
図２４に示した一連の手順、即ち：（イ）複数の周波数に応じて、ＣＣＡ線の交流抵抗及びＣＣＡ線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗を複数の線径毎に計算するステップ；（ロ）複数の線径毎に、ＣＣＡ線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗が一致し、且つ互いの間でＣＣＡ線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２を抽出するステップ；及び（ハ）複数の線径のうち、抽出された第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２の間に規定される周波数帯域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、ＣＣＡ線を使用する特定の周波数帯域内に収まるような第１の周波数ｆ１１，ｆ２１，ｆ３１及び第２の周波数ｆ１２，ｆ２２，ｆ３２に対応する線径を抽出するステップ；等は、図２４と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図２３に示した電線の設計装置を制御して実行出来る。
【０１２８】
このプログラムは、本発明の電線の設計装置を構成するコンピュータシステムの記憶装置２１１に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を記憶装置２１１等に読み込ませることにより、本発明の第２の実施の形態の一連の手順を実行することができる。
【０１２９】
ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等のプログラムを記録することができるような媒体等を意味する。例えば、電線の設計装置の本体は、記録媒体の読取り装置を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。さらに、無線通信網等の情報処理ネットワークを介して、この記憶装置２１１に格納することが可能である。
【０１３０】
＜電気モータ＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電気モータについて説明する。インバータ装置などを用いて回転速度やトルクを調整する電気モータは高効率であり、鉄道車両や電気自動車の駆動、家電分野でインバータエアコンなど広範囲の分野に使われている。
【０１３１】
電気モータのコイルは導線を多重に巻き付けることにより構成されている。電気モータにおいて、銅（Ｃｕ）の抵抗率がアルミニウム（Ａｌ）よりも低く、且つハンダができることから、従来のコイルには一般的にＣｕ線が使用されていた。
【０１３２】
しかしながら、この種の電気モータは回転数が可変であり、高い回転数で使われることが多い。電気モータの駆動電流は、回転数に応じて周波数が高くなる。しかも、インバータ装置は直流電圧を適宜オン・オフ制御することにより高い周波数を作り出す。このため、駆動電流には基本周波数成分のほか、それよりもさらに高い高周波成分をもつ。
【０１３３】
周波数が高くなるにつれ、表皮効果と近接効果により、コイルの抵抗は高くなる。表皮効果による抵抗は常にＣｕ線よりもＡｌ線が大きいが、近接効果による抵抗はＣｕ線の方が大きい場合もある。このため、Ｃｕ線で巻いたコイルの場合、近接効果により高周波抵抗が大きくなり、それによる損失が大きくなる場合がある。特に動作周波数が高くなる場合や、インバータ装置を使用して駆動した場合などにその損失が顕著になる。
【０１３４】
ここで、コイルには様々な形状があり、形状が異なると導線の高周波抵抗における表皮効果と近接効果の割合が違ってくる。表皮効果はコイルを構成する導線の断面形状と導線の本数及び導線の長さで決まるが、近接効果はコイルの巻き方にも依存する。導線が近接に巻かれたり、巻数が多い場合、近接効果が強くなる。コイルを構成する導線の単位長さ当りの高周波抵抗は次式（４９）のように表すことができる。
【０１３５】
Ｒａｃ＝Ｒｓ＋α２Ｐｐ        …（４９）
ただし、Ｒｓ（単位はΩ／ｍ）は表皮効果による単位長さ当りの高周波抵抗であり、Ｐｐ（単位はΩ・ｍ）は近接効果による単位長さ当りの高周波損失であり、α（単位は１／ｍ）はコイルの形状に依存する形状因子（構造因子）である。αは、ほぼ周波数に依存しない定数であり、コイルの巻き線が密に巻けば大きくなり、また巻く導線が長いほど大きくなる。αは必要とする電気モータの出力などに依存するが、変化するものである。
【０１３６】
ＲｓとＰｐはそれぞれ次式（５０），（５１）で与えられる。
【数３３】
2012023378.tif 000050
【０１３７】
＜第１の実施例＞
本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータ（三相交流同期モータ）は、図２５に示すように、円心状に配置された複数の鉄心２２１と、Ａｌ線又はＣＣＡ線からなる電線２２２が複数の鉄心２２１に巻かれた複数のコイル２２３と、複数のコイル２２３に電流を印加することにより回転する回転子２２４とを備える。複数の鉄心２２１、複数のコイル２２３及びコイル保持部２０等により固定子が構成される。
【０１３８】
本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータは１２コイルであり、コイル保持部２０の内径ａが１５０ｍｍ、コイル保持部２０の外径ｂが２００ｍｍ、鉄心２２１の長さｈが４０ｍｍ、鉄心２２１の外周側の一端の直径ｅが３０ｍｍ、鉄心２２１の他端の直径ｆが２０ｍｍである。各極は半径ｒが０．８ｍｍの電線２２２で円筒状に１０回鉄芯２１に巻かれ、全長ｌが約３．１ｍである。図２５ではｕ相のコイル２２３のみを示すが、図示を省略したｖ相及びｗ相のコイルもコイル２２３と同様の構造を有する。
【０１３９】
回転子２２４は、永久磁石からなる。回転子２２４は、コイル２２３に印加された交流電流が作る周囲の回転磁界によって吸引されて回転する。
【０１４０】
本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータは可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）型のインバータ装置を用いて、インバータ方式で駆動電流の周波数を調整することにより、電気モータの回転速度を制御する。インバータ装置は、例えば６個のスイッチング素子を用いた三相出力インバータであり、スイッチング素子を用いて擬似的に三相交流を作り出す。
【０１４１】
ここで、コイル２２３の交流抵抗が、コイル２２３と同じ形状を有するＣｕ線で巻いたコイルの交流抵抗よりも小さくなる第１の周波数及びその第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、コイル２２３に印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御される。
【０１４２】
また、駆動電流は、例えば振幅が基本周波数成分の１／３以上をもつ高周波成分を有し、パワーが基本周波数成分の１／９以上をもつ高周波成分を有する。
【０１４３】
図２６及び図２７は、図２５に示した電気モータにおいて、それぞれ動作周波数が２０Ｈｚと５０Ｈｚ時の電流波形を表す。図２８は図２７の時間軸を２．５倍に延し、図２６に重ね合せたものである。図２６によれば、電流は０．０５の基本周期をもつが、可変電圧を切り取って高周波を作り出すインバータ方式を用いているため、正弦波波形に急激に変化する箇所が多数ある。図２７では基本周期が０．０２ｓになっているが、図２８から、正弦波波形の構成は周波数に依存せずにほぼ一定であることが分かる。
【０１４４】
図２９は図２６の周波数スペクトルを表す。図２９に示すように、２０Ｈｚの基本周波数のほか、多数の高周波成分を有することが分かる。これらの高周波成分の存在より高周波抵抗が高くなり、近接効果による損失がより顕著になる。
【０１４５】
比較例として、半径ｒが０．８ｍｍ、長さｌが３．１ｍのＣｕ線でコイルを巻いた場合の表皮効果による単位長さ当りの高周波抵抗Ｒｓを図３０に示し、外部磁界Ｈ０がＨ０＝１Ａ／ｍｍとしたときの、近接効果による単位長さ当りの損失ＰＰを図３１に示す。
【０１４６】
また、同じＣｕ線で巻いたコイルは図３２に示すような高周波抵抗の静特性を示す。ここで静特性とは、電気モータに正弦波の電流を流したときの特性をいう。この場合、式（４９）における構造因子αはα＝３．９ｍｍ−１であった。
【０１４７】
一方、図２６の駆動電流の場合、コイルの高周波抵抗は図２９のスペクトルから次式（５２）のように計算される。
【数３４】
2012023378.tif 000051
【０１４８】
ただし、ｆｎはｎ次高周波成分の周波数である。
【０１４９】
図２６の駆動電流はインバータ装置で作り出され、周波数が変化しても正弦波を構成する波形が相対的に変化しないと仮定にし、式（５２）でコイルの高周波抵抗の動特性を計算すると、図３３に示す計算結果が得られる。ここで動特性とは電気モータに図２６のような周期性駆動電流を流したときの特性をいう。その際の基本周波数は駆動電流の周期の逆数とする。図３３から、動特性（ｄｙｎａｍｉｃ）は静特性（ｓｔａｔｉｃ）に比べると格段に大きくなっていることが分かる。
【０１５０】
一方、本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータとして、コイル２２３を巻く電線２２２は同じ径のものを使用し、図１８に示すようにアルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる中心導体２１と、中心導体２１を被覆する銅（Ｃｕ）からなる被覆層２２とを備え、被覆層２２の断面積が高周波電線全体の断面積の５％であるＣＣＡ線（以下、「５％ＣＣＡ線」という。）（ｂ＝０．７８ｍｍ、ａ＝０．８ｍｍ）とＡｌ線を使用した場合の静特性を図３４及び図３５に示す。図３４及び図３５から、周波数ｆが０．９ｋＨｚ≦ｆ≦２７ｋＨｚの範囲で、ＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。
【０１５１】
同じＣＣＡ線とＡｌ線で巻いたコイルの高周波抵抗の動特性を図３６及び図３７に示す。図３６及び図３７から、周波数ｆが６５Ｈｚ≦ｆ≦１１７３Ｈｚの範囲でＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。この場合、第１の周波数を６５Ｈｚとし、第２の周波数を１１７３Ｈｚとして、６５Ｈｚ≦ｆ≦１１７３Ｈｚの範囲で駆動電流の周波数を制御することにより、Ｃｕ線と同等又はＣｕ線より小さい高周波抵抗を得ることができる。ＣＣＡ線及びＡｌ線のそれぞれがＣｕ線と同等又はＣｕ線より小さい高周波抵抗となる第１の周波数及び第２の周波数は、コイル２２３の形状に基づいて、式（４９）〜（５２）等を用いて計算して求めても良いし、実測して求めても良い。
【０１５２】
本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において、円形断面をもつ電線２２２を説明したが、電線２２２の断面形状は扁平、長方形であっても良く、断面積が２．０ｍｍ２であればＣＣＡ線の場合に同様の効果を奏する。また、使用する電気モータの巻き線の密度や導線の長さが変化した場合、αが２．２ｍｍ−１≦α≦５．５ｍｍ−１と変化した場合でも同様の効果を奏する。
【０１５３】
図３８は同じ形状の導線で巻くコイルにおいて、異なるα値に対するＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。αが大きくなるにつれ（例えば導線が緊密あるいは多く巻かれるにつれ）、ＣＣＡ線が有利になる周波数帯域が広がっているのが分かる。
【０１５４】
図３９は同じα＝３．９ｍｍ−１に対して、異なる半径ｒをもつ導線に対するＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。線径が太いほど、低周波でＣＣＡ線が有利になるのが分かる。
【０１５５】
このように、本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータによれば、Ｃｕ線よりも導電率が低いＡｌ線又はＣＣＡ線を使用し、インバータ方式で第１の周波数及び第２の周波数の間に駆動電流の周波数を制御することにより、Ｃｕ線と同等又はＣｕ線よりも高周波抵抗を下げることができ、電気モータの損失を減らすことができる。
【０１５６】
更に、アルミニウム（Ａｌ）が銅（Ｃｕ）より軽いので、Ａｌ線又はＣＣＡ線を使用することにより、電気モータを軽量化することができる。
【０１５７】
更に、ＣＣＡ線を使用する場合、従来のようにハンダできるので、作業性を損うことなく、高周波抵抗の低減と軽量化を図ることができる。また、ＣＣＡ線は表皮深度が銅層の厚さ程度になると、表皮効果による損失も従来の導線と同程度となる。
【０１５８】
＜第２の実施例＞
本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータ（三相交流同期モータ）は、図４０に示すように、円心状に配置された複数の鉄心２２１と、Ａｌ線又はＣＣＡ線からなる電線２２２が複数の鉄心２２１に巻かれた複数のコイル２２３と、複数のコイル２２３に電流を印加することにより回転する回転子２２４とを備える。
【０１５９】
本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータは１５コイルであり、コイル保持部２０の内径ａが１７０ｍｍ、コイル保持部２０の外径ｂが２２０ｍｍ、鉄心２２１の長さｈが４５ｍｍ、鉄心２２１の外周側の一端の直径ｅ＝３３ｍｍ、鉄心２２１の他端の直径ｆが２５ｍｍである。各極は半径ｒが１．０ｍｍの電線２２２で円筒状に１０回鉄芯２１に巻かれ、全長ｌが約４．８ｍである。図４０ではｕ相のコイル２２３のみを示しているが、ｖ相及びｗ相もコイル２２３と同様のコイルの構造を有する。
【０１６０】
本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータの他の構成は、本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【０１６１】
本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るコイル２２３として、半径ｒが１．０ｍｍ、長さが４．８ｍの５％ＣＣＡ線及びＡｌ線を使用し、比較例としてＣｕ線を使用した。５％ＣＣＡ線については、コイル保持部２０の外径ｂを０．９５ｍｍ、コイル保持部２０の内径ａを１ｍｍとした。その場合の表皮効果による単位長さ当りの高周波抵抗Ｒｓを図４１に示し、外部磁界Ｈ０がＨ０＝１Ａ／ｍｍとしたとき、近接効果による単位長さ当りの損失ＰＰを図４２に示す。
【０１６２】
また、それら導線で巻いたコイルは図４３及び図４４のような高周波抵抗静特性を示す。その場合、式（４９）における構造因子αはα＝２．２ｍｍ−１であった。図４３及び図４４では、周波数ｆが０．８ｋＨｚ≦ｆ≦１７ｋＨｚでＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。
【０１６３】
図２６の駆動電流はインバータで作り出され、周波数が変化しても正弦波を構成する波形が相対的に変化しないと仮定にした場合の高周波抵抗動特性を図４５及び図４６に示す。図４５及び図４６から、周波数ｆが５９Ｈｚ≦ｆ≦７４２ＨｚでＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。この場合、第１の周波数を５９Ｈｚとし、第２の周波数を７４２Ｈｚとして、５９Ｈｚ≦ｆ≦７４２Ｈｚの範囲で駆動電流の周波数を制御することにより、Ｃｕ線と同等又はＣｕ線より小さい高周波抵抗を得ることができる。
【０１６４】
本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において、円形断面を有する電線２２２を説明したが、電線２２２の断面形状が扁平、長方形であっても良く、断面積が３．１ｍｍ２であれば、ＣＣＡ線の場合に同様の効果を奏する。また、本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータに対して、使用する電気モータの巻き線の密度や電線２２２の長さが変化した場合、αの値が１．０ｍｍ−１≦α≦４．５ｍｍ−１と変化した場合でも同様の効果を奏する。
【０１６５】
図４７は同じ形状の導線で巻くコイルにおいて、異なるα値に対するＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。αの値が大きくなるにつれ（緊密あるいは多く巻かれるにつれ）、ＣＣＡ線がＣｕ線よりも有利になる周波数帯域が広がることが分かる。
【０１６６】
図４８は同じα＝２．２ｍｍ−１に対して、異なる半径ｒをもつ導線に対するＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。線径が太いほど、低周波でＣＣＡ線が有利になることが分かる。
【０１６７】
＜第３の実施例＞
本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータ（三相交流同期モータ）は、図４９に示すように、複数の鉄心２２１と、Ａｌ線又はＣＣＡ線からなる電線２２２が複数の鉄心２２１に巻かれた複数のコイル２２３と、複数のコイル２２３に電流を印加することにより回転する回転子２２４とを備える。
【０１６８】
本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータは１８コイルであり、コイル保持部２０の内径ａが１８０ｍｍ、コイル保持部２０の外径ｂが２３０ｍｍ、鉄心２２１の長さｈが５０ｍｍ、鉄心２２１の外周側の一端の直径ｅが３６、鉄心２２１の他端の直径ｆが２７ｍｍ、各極は半径ｒが１．２ｍｍの電線２２２で円筒状に１１回鉄芯２１に巻かれ、全長ｌが約７．０ｍであった。図４９ではｕ相のコイルのみを示しているが、図示を省略したｖ相及びｗ相のコイルもコイル２２３と同様の構造を有する。
【０１６９】
本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータの他の構成は、本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【０１７０】
本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るコイル２２３として半径ｒが１．２ｍｍ、長さが７．０ｍの５％ＣＣＡ線及びＡｌ線を使用し、比較例としてＣｕ線を使用した。５％ＣＣＡ線については、コイル保持部２０の外径ｂを１．１７ｍｍ、コイル保持部２０の内径ａを１．２ｍｍとした。その場合の表皮効果による単位長さ当りの高周波抵抗Ｒｓを図５０に示し、外部磁界Ｈ０をＨ０＝１Ａ／ｍｍとしたとき、近接効果による単位長さ当りの損失ＰＰを図５１に示す。
【０１７１】
また、それら導線で巻いたコイルは、図５２及び図５３に示すような高周波抵抗の静特性を示す。この場合、式（４９）における構造因子αはα＝１．６ｍｍ−１であった。図５２及び図５３から、周波数ｆが０．７ｋＨｚ≦ｆ≦１２ｋＨｚでＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。
【０１７２】
図２６の駆動電流はインバータ装置で作り出され、周波数が変化しても正弦波を構成する波形が相対的に変化しないと仮定にした場合の高周波抵抗動特性を図５４及び図５５に示す。図５４及び図５５から、周波数ｆが４８Ｈｚ≦ｆ≦５１１ＨｚでＣＣＡ線とＡｌ線の抵抗がＣｕ線よりも小さいことが分かる。この場合、第１の周波数を４８Ｈｚ、第２の周波数を５１１Ｈｚとして、４８Ｈｚ≦ｆ≦５１１Ｈｚで駆動電流の周波数を制御することにより、Ｃｕ線と同等又はＣｕ線より小さい高周波抵抗を得ることができる。
【０１７３】
本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において、円形断面をもつ電線２２２を説明したが、電線２２２の断面形状は扁平、長方形であっても良く、断面積が４．５ｍｍ２であればＣＣＡ線の場合に同様の効果を奏する。また、本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において、使用する電気モータの巻き線の密度や導線の長さが変化した場合、αが０．９ｍｍ−１≦α≦３．２ｍｍ−１と変化した場合でも同様な効果がある。
【０１７４】
図５６は同じ形状の導線で巻くコイルにおいて、異なるα値に対するＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。図５６から、αが大きくなるにつれ（緊密あるいは多く巻かれるにつれ）、ＣＣＡ線が有利になる周波数帯域が広がることが分かる。
【０１７５】
図５７はαの値を１．６ｍｍ−１として、異なる半径ｒをもつ場合、ＣＣＡ線がＣｕ線よりも動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を示す。図５７から、線径が太いほど、低周波側でＣＣＡ線が有利になることが分かる。
【０１７６】
なお、本発明の第２の実施の形態においては、１．８ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍの線径を有するＣＣＡ線及びＣｕ線を説明したが、この３つの線径に特に限定されず、種々の線径を有するＣＣＡ線及びＣｕ線について本発明を適用しても良い。
【０１７７】
また、本発明の第２の実施の形態に係る電線としてＣＣＡ線を説明したが、本発明の第２の実施の形態に係る電線としてＡｌ線も同様に適用可能である。
【０１７８】
また、本発明の第２の実施の形態の第１〜第３の実施例に係る電気モータとして三相交流同期モータの一例を説明したが、本発明に係る電線は種々のコイルを用いた電気モータに適用可能であり、本発明に係る電気モータはＣＣＡ線又はＡｌ線で巻いたコイルを有する種々の種類の電気モータに適用可能である。
【０１７９】
（第３の実施の形態）
＜電線の構造＞
本発明の第３の実施の形態に係る電線は、図５８（ａ）に示すように、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部３１を備える。本発明の第３の実施の形態に係る電線においては、電線の交流抵抗と、電線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数が特定の周波数帯域の上限値以上となるように、導体部３１の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されている。
【０１８０】
導体部３１の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。導体部３１の材料としては、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金、及び銅・ニッケル・ケイ素合金等の銅合金が使用可能である。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【０１８１】
これらの銅合金線は、例えば１原則アニール処理されたものであり、スズ、銅又はクロム（Ｃｒ）等のメッキ処理がされていても良い。また、導体部３１は円筒状のものの他、平角等の形状のものであっても良い。
【０１８２】
また、本発明の第３の実施の形態に係る電線は、図５８（ｂ）に示すように、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる中心導体３２と、中心導体３２を被覆する銅（Ｃｕ）からなる被覆層３３とを導体部３１として備えるＣＣＡ線であっても良い。
【０１８３】
ＣＣＡ線全体の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましい。被覆層３３の断面積は、中心導体３２及び被覆層３３を合わせた電線全体の断面積に対して１５％以下であり、３％〜１５％程度が望ましく、より望ましくは３％〜１０％程度、更に望ましくは３％〜５％程度である。被覆層３３の電線全体に対する断面積の比が小さいほど、高周波抵抗を低減することができる。中心導体３２としては、例えば電気用アルミニウム（ＥＣアルミニウム）又はＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ６０００番台）のアルミニウム合金が使用可能であるが、アルミニウム合金の方がＥＣアルミニウムよりも体積抵抗率が大きいためにより望ましい。
【０１８４】
上述した計算式を用いてシミュレーションを行い、本発明の第３の実施の形態に係る電線の交流抵抗及び比較例としてのＣｕ線の交流抵抗を計算により求めた。この結果、本発明の第３の実施の形態に係る電線が、特定の周波数帯域において、近接効果により、同じ線径を有するＣｕ線よりも渦電流損が小さくなり、結果として交流抵抗が小さくなる特性を発見した。
【０１８５】
図１３に、０．４ｍｍの線径をそれぞれ有する黄銅線及び比較例としてのＣｕ線について、外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける周波数と交流抵抗との関係を示す。第１の周波数ｆ１よりも低周波側では、黄銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも大きい。第１の周波数ｆ１において、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが一致し、第１の周波数ｆ１より高周波側では、渦電流損が支配的となるため、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。第１の周波数ｆ１から第２の周波数ｆ２までの周波数帯域において、Ｃｕ線の交流抵抗が黄銅線の交流抵抗よりも大きい。第２の周波数ｆ２において、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗とが再び一致し、第２の周波数ｆ２より高周波側では、黄銅線の近接効果の影響がＣｕ線よりも大きくなり、黄銅線の交流抵抗とＣｕ線の交流抵抗の大小が逆転する。
【０１８６】
図１４に、直径０．４ｍｍの黄銅線についての外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける周波数と、表皮効果成分Ｒｓと直流抵抗成分Ｒｄｃとの和及び近接効果成分Ｒｐとの関係を示す。直流抵抗Ｒｄｃは、周波数が０のときの交流抵抗の値である。表皮効果成分Ｒｓと近接効果成分Ｒｐには周波数依存性があるが、図１４に示すように、周波数が１ＭＨｚ未満であれば、表皮効果成分Ｒｓよりも近接効果成分Ｒｐの方がその依存性が著しく、表皮効果成分Ｒｓは無視できるレベルである。
【０１８７】
図５９に、直径０．４ｍｍの黄銅線及びＣｕ線の外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍ及び５Ａ／ｍｍのそれぞれにおける周波数と交流抵抗との関係を示す。図５９に示すように、近接効果成分Ｒｐの方が表皮効果成分Ｒｓよりも磁界強度依存性が著しい。近接効果成分Ｒｐがその殆どを占める第２の周波数ｆ１２，ｆ２２における交流抵抗Ｒａｃは、磁界強度が増大してもＣｕ線及び黄銅線ともに比例的に一様に増大するために第２の周波数ｆ１２，ｆ２２は殆ど変化しない。一方、直流抵抗成分Ｒｄｃの影響が大きい第１の周波数ｆ１１，ｆ２１は、外部磁界強度が増大すると近接効果成分Ｒｐが増大し低周波側にシフトする。
【０１８８】
ここで、導体に適用する金属の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗を「基準直流抵抗」と定義する。図６０に示すように、導体の材料と線径をふって、基準直流抵抗及び第２の周波数を計算により求めた。図６０では、導体の材料として、図５８（ａ）に示した導体部３１が純アルミニウムのもの、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２が合金アルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図５８（ａ）に示した導体部３１がそれぞれ黄銅、ケイ青銅及びリン青銅からなるものについての計算結果を示す。ＣＣＡ線の体積抵抗率については２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。計算結果について回帰分析を行った結果、図６１に実線で示すような回帰直線が得られた。即ち、基準直流抵抗をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、次式（４９）の関係があることが見出された。
【０１８９】
ｆ２＝１０（0.925×log Rdc + 2.24）         …（５３）
本発明の第３の実施の形態に係る電線は、式（５３）を用いて、電線が使用される特定の周波数帯域の上限値以上の第２の周波数を有するように、導体部３１の基準直流抵抗値が規定されている。即ち、その基準直流抵抗値となるように、導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等が規定されている。
【０１９０】
数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波電流で駆動する機器の使用拡大が進んでいることから、第２の周波数は例えば１００ｋＨｚ程度以上に設定することが望ましく、よって基準直流抵抗を０．５５ｍΩ／ｃｍ程度以上に設定することが望ましい。
【０１９１】
本発明の第３の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線について、図１０に示すように直径０．４ｍｍ、長さ６．６ｍの素線を５５本用いて、１７ターンでリッツ線構造とし、ＩＨ調理器用の磁場発生コイルを作製し、それらについて特性確認試験を行った。試験結果を図１１及び図１２に示す。ＩＨ調理器には、一般的に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流が使用されるが、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度を含む周波数帯域では、黄銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなるのが分かる。
【０１９２】
また、スイッチング電源に内蔵される高周波トランスの巻き線においては、図２０に示すように、相当にひずんだ波形の電流が流れる。これは、図２１に示すように、交流電流の周波数が、基本波の周波数（基準周波数）の他、多くの高次の高調波成分を含有しているためである。したがって、高周波トランスで発生する損失（銅損）は、直流成分、基準周波数及び高次の高調波成分の和となる。例えば図６２に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る直径０．２ｍｍの黄銅巻線の損失は５．３Ｗであり、比較例に係る直径０．６ｍｍの銅巻線の損失は１４．５Ｗである。
【０１９３】
よって、第２の周波数は、使用する交流電流の高次の高調波成分以上に設定されていることが好ましい。高次の高調波成分をどこまで考慮するかは電線の用途に応じて適宜決定すれば良い。例えば、基準周波数から１０次の高調波成分までを考慮してもよく、基準周波数から２０次の高調波成分まで考慮してもよい。
【０１９４】
本発明の第３の実施の形態に係る高周波電線によれば、式（５３）を用いて、第２の周波数が特定の周波数帯域の上限値以上となるように電線の導体部３１の基準直流抵抗値が規定されている。この結果、特定の周波数帯域において使用するときに、同じ線径を有するＣｕ線と比較して渦電流による損失を同等か又は小さくすることができ、交流抵抗を低減可能となる。
【０１９５】
また、図６１に、実線で示した回帰直線に対してそれぞれ０．７倍及び１．３倍の２本の破線を示す。本発明の第３の実施の形態において、回帰直線の±３０％程度のバラツキを考慮して、図６１に示した２本の破線で挟まれるバンド幅の範囲内で基準直流抵抗値を規定しても良い。即ち、本発明の第３の実施の形態に係る高周波電線の基準直流抵抗値Ｒｄｃを、第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）      …（５４）
の関係で規定しても良い。この結果、基準直流抵抗値に実効的な範囲で幅を持たせることができ、基準直流抵抗値を規定する導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等の設計自由度を向上させることができる。
【０１９６】
なお、回帰直線の±３０％程度の範囲内で規定する例を説明したが、第２の周波数が特定の周波数帯域の上限値以上となる信頼性の観点等からは、回帰直線の±２０％程度の範囲で基準直流抵抗値を規定することがより好ましく、回帰直線の±１０％程度の範囲で基準直流抵抗値を規定することがより好ましい。
【０１９７】
また、基準直流抵抗値Ｒｄｃを、特定の周波数帯域の上限値をｆ０として、
ｆ０≦１０（0.925×log Rdc + 2.24）   …（５５）
を満たすように規定しても良い。この結果、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値以上に設定できるとともに、式（５５）の関係を満たす範囲で基準直流抵抗値を規定することができるので、基準直流抵抗値を規定する導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等の設計自由度を向上させることができる。
【０１９８】
＜電線の設計装置＞
本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置は、図６３に示すように、中央処理装置（ＣＰＵ）３１０、記憶装置３１１、入力装置３１２及び出力装置３１３を備える。
【０１９９】
ＣＰＵ３１０は、固有抵抗計算部３０１、周波数設定部３０２、目標抵抗計算部３０３及び線種選択部３０４をハードウェア資源であるモジュール（論理回路）として論理的に備える。
【０２００】
固有抵抗計算部３０１は、記憶装置３１１から必要な情報を読み出して、作製可能な電線の材料、形状及び線径等の組み合わせからなる線種毎に固有の基準直流抵抗値を計算する。なお、線種毎の基準直流抵抗値は予め記憶装置３１１に記憶されていてもよく、入力装置３１２から入力されても良い。
【０２０１】
周波数設定部３０２は、記憶装置３１１から設計する電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、電線の交流抵抗と、電線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値以上の値に設定する。例えば、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値と一致するように第２の周波数が設定される。このとき、特定の周波数帯域の上限値として、例えば、１０次の高調波周波数以上に第２の周波数を設定しても良く、２０次の高調波周波数以上に第２の周波数を設定しても良い。
【０２０２】
目標抵抗計算部３０３は、周波数設定部３０２により設定された第２の周波数から、式（５３）又は式（５４）を用いて目標となる基準直流抵抗値を計算する。また、目標抵抗計算部３０３は、記憶装置３１１から設計する電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、式（５５）の関係を満たすように目標となる基準直流抵抗値を計算しても良い。
【０２０３】
線種選択部３０４は、固有抵抗計算部３０１及び目標抵抗計算部３０３によりそれぞれ計算された基準直流抵抗値に応じて電線の種類を選択する。即ち、線種選択部３０４は、複数の線種のうち、固有抵抗計算部３０１により計算された複数の線種に固有の基準直流抵抗値が、目標抵抗計算部３０３により計算された目標となる基準直流抵抗値以上である線種を選択する。
【０２０４】
記憶装置３１１は、複数の線種の基準直流抵抗値を計算するのに必要な情報、電線が適用される各機器で使用される特定の周波数帯域、式（５３）又は式（５４）に関する情報、固有抵抗計算部３０１により計算した基準直流抵抗値、周波数設定部３０２により設定した第２の周波数、目標抵抗計算部３０３により計算した基準直流抵抗値、及び線種選択部３０４により決定した線種等を保存する。記憶装置３１１としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等が採用可能である。記憶装置３１１は、ＣＰＵ３１０において実行されるプログラムを格納している記憶装置等として機能させることが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。記憶装置３１１は、ＣＰＵ３１０におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることも可能である。
【０２０５】
入力装置３１２としては、例えばタッチパネル、キーボード、マウス、ＯＣＲ等の認識装置、スキャナ、カメラ等の画像入力装置、マイク等の音声入力装置等が使用可能である。出力装置３１３としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置や、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ等の印刷装置等を用いることができる。
【０２０６】
＜高周波電線の製造方法＞
本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた設計方法を含む高周波電線の製造方法の一例を、図６４のフローチャートを用いて説明する。なお、ここではＣＣＡ線の製造方法を説明するが、これに特に限定されないことは勿論である。
【０２０７】
（イ）ステップＳ３０１において、固有抵抗計算部３０１は、記憶装置３１１から必要な情報を読み出して、高周波電線の材料、形状及び線径等の組み合わせからなる線種毎に基準直流抵抗値を計算する。計算された基準直流抵抗値は、記憶装置３１１に記憶される。なお、線種毎の基準直流抵抗値は予め記憶装置３１１に記憶されていてもよく、入力装置３１２から入力されても良い。また、線種毎の基準直流抵抗値は、理論式を用いて計算する代わりに実測しても良い。
【０２０８】
（ロ）ステップＳ３０２において、周波数設定部３０２は、記憶装置３１１から設計する電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、電線の交流抵抗と、電線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値以上の値に設定する。設定された第２の周波数は、記憶装置３１１に記憶される。
【０２０９】
（ハ）ステップＳ３において、目標抵抗計算部３０３は、周波数設定部３０２により設定された第２の周波数から、式（５３）又は式（５４）を用いて基準直流抵抗値を計算する。計算された基準直流抵抗値は、記憶装置３１１に記憶される。また、目標抵抗計算部３０３は、記憶装置３１１から設計する電線が使用される特定の周波数帯域を読み出して、式（５５）の関係を満たすように目標となる基準直流抵抗値を計算しても良い。
【０２１０】
（ニ）ステップＳ３０４において、線種選択部３０４は、複数の線種のうち、固有抵抗計算部３０１により計算された固有の基準直流抵抗値が、目標抵抗計算部３０３により計算された基準直流抵抗値以上の線種を決定する。決定した線種は、記憶装置３１１に記憶される。
【０２１１】
（ホ）ステップＳ３０５において、線種選択部３０４により決定された材料、形状及び線径等の組み合わせからなる線種の電線を製造する。例えばＣＣＡ線の場合、直径９．５ｍｍ〜１２．０ｍｍ程度のアルミニウム又はアルミニウム合金からなる中心導体３２を用意する。中心導体３２の表面に、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度の厚さの銅テープを縦添え方式で添わせながらＴＩＧ溶接又はプラズマ溶接等を行うことにより、中心導体３２の表面に被覆層３３を被覆する。次に、被覆層３３が被覆された中心導体３２をスキンパスで直径９．３ｍｍ〜１２．３ｍｍ程度に成形することにより、被覆層３３が被覆された中心導体３２からなる母材を作製する。次に、母材を、２５〜２６パス程度の複数段の伸線ダイスを通すことにより伸線する。複数段の伸線ダイスを経ることにより、最終的に電線の直径を、決定された線径と同じ線径とする。
【０２１２】
本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置を用いた設計方法を含む高周波電線の製造方法によれば、式（５３）又は式（５４）を用いて計算した基準抵抗値から線種を決定することができる。この結果、高周波電線が使用される特定の周波数帯域において、第２の周波数が特定の周波数帯域の上限値より高く設定されるので、同じ線径のＣｕ線と比較して渦電流による損失を同等か又は小さくすることができ、交流抵抗を低減可能な高周波電線の線径を設計することが可能となる。
【０２１３】
＜電線設計プログラム＞
図６４に示した一連の手順、即ち：（イ）高周波電線の材料、形状及び線径等の組み合わせからなる線種毎に単位長さ当たりの直流抵抗値を計算するステップ；（ロ）電線の交流抵抗と、電線と同じ線径を有するＣｕ線の交流抵抗とがそれぞれ一致し、互いの間において電線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数のうち、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値以上の値に設定するステップ；（ハ）第２の周波数から、基準直流抵抗値を計算するステップ；（ニ）基準直流抵抗値に応じて電線の種類を決定するステップ等は、図６４と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図６３に示した電線の設計装置を制御して実行出来る。
【０２１４】
このプログラムは、本発明の電線の設計装置を構成するコンピュータシステムの記憶装置３１１に記憶させればよい。また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を記憶装置３１１等に読み込ませることにより、本発明の第３の実施の形態の一連の手順を実行することができる。
【０２１５】
ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等のプログラムを記録することができるような媒体等を意味する。例えば、電線の設計装置の本体は、記録媒体の読取り装置を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。さらに、無線通信網等の情報処理ネットワークを介して、この記憶装置３１１に格納することが可能である。
【０２１６】
なお、式（５３）又は式（５４）に基準直流抵抗Ｒｄｃと第２の周波数ｆ２との関係式の一例を説明し、これを用いて基準直流抵抗を計算した場合を説明したが、基準直流抵抗Ｒｄｃと第２の周波数ｆ２との関係は厳密には式（５３）又は式（５４）に限定されず、他の理論式を用いて基準直流抵抗を計算しても良い。
【０２１７】
（第４の実施の形態）
＜高周波電線の構造＞
本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線は、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域で使用される電線であって、図６５に示すように、銅よりも体積抵抗率の高い銅合金を導体部４１とする。
【０２１８】
高周波電線の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。銅合金層１は、例えば黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ青銅等からなる。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【０２１９】
通常、変圧器又はリアクトル等の巻線には、Ｃｕ線をポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド又はポリイミド等で絶縁被覆したものが用いられる。同軸ケーブルにおいては高周波電流信号であるために表皮効果特性を勘案し、例えばＡｌ線の外側に銅層を薄肉で被覆したＣＣＡ線が用いられる。
【０２２０】
近年では、高周波変圧器、高速モータ、リアクトル、誘電加熱装置、磁気ヘッド装置及び非接触給電装置等の数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波電流を通電する機器の用途拡大が進み、そのような機器で使用される高周波電線においては、交流損失低減の目的で巻線の細径化又はリッツ線が一般的に使われている。しかしながら、接続のためのハンダ処理において絶縁皮膜の除去作業を困難にすることと、且つ素線本数が増えるために、細径化には限度がある。これに対して、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線によれば、リッツ線にしなくとも、交流抵抗の増大を抑止するための細径化電線に更なる抑止効果を付与するものである。
【０２２１】
高周波電線及びこれを素線として用いた高周波コイルにおいては、外部磁界は高周波電線を避ける傾向があるが、数１００ｋＨｚ程度未満の比較的低い周波数帯域では、外部磁界が高周波電線を避け切れずに高周波電線の内部に一様に入り込み、近接効果による渦電流を誘起する。このとき、高周波電線の材料の導電率が高い（即ち、体積抵抗率が小さい）ほど、渦電流が増大することとなり、結果として交流抵抗が大きくなるという知見を得た。
【０２２２】
更に、数１０ＭＨｚ程度以上の比較的高い周波数帯域では、図４に示すように外部磁界が高周波電線の内部に入り込みにくくなる。このとき、高周波電線の材料の導電率が高い（即ち、体積抵抗率が小さい）ほど磁界が高周波電線の表層付近に顕著に偏り、表層付近の電流が強くなる。このため、周波数が高いほど、近接効果により渦電流による損失が増大し、交流抵抗が大きくなるという知見を得た。
【０２２３】
図６６及び図６７に、半径０．２ｍｍのＣｕ線に外部磁界が１Ａ／ｍｍにおいて１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ及び１ＭＨｚを印加したときのＣｕ線のｙ軸（断面方向）に沿った磁界強度分布及び電流密度分布をそれぞれ示す。図６６において、周波数が高いほど、Ｃｕ線の表層付近の磁界強度が強くなることが分かる。図６７から、周波数が高いほど、Ｃｕ線の表層付近の電流密度が高くなり、渦電流が増大していることが分かる。
【０２２４】
そこで、本発明の第４の実施の形態では、銅よりも体積抵抗率の大きい銅合金を高周波電線に適用した。図６８に示すように、２０℃において、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ青銅のそれぞれの体積抵抗率は、銅よりも高い。また、純アルミニウムも銅よりも体積抵抗率が高いが、Ａｌ線は表面が酸化皮膜で覆われており、その除去が困難である。これに対して、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ青銅等の銅合金では、そのような問題が生じない点で有利である。
【０２２５】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線によれば、黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ青銅等の銅よりも体積抵抗率の高い銅合金を導体部４１とすることにより、所定の周波数帯域において、Ｃｕ線を用いた場合よりも渦電流による損失が小さく、交流抵抗を低減可能となる。
【０２２６】
＜第１の実施例＞
第１の実施例として、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の磁界強度分布及び損失分布の測定結果を説明する。図６９及び図７０に、比較例として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍのＣｕ線に１００ｋＨｚを印加したときのＣｕ線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７１及び図７２に、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍのケイ青銅線に１００ｋＨｚを印加したときのケイ青銅線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７１と図６９とを対比すると、ケイ青銅線の表層付近の磁界強度がＣｕ線の場合よりも弱いことが分かる。また、図７２と図７０とを対比すると、ケイ青銅線の渦電流による損失がＣｕ線の場合と比較して小さくなることが分かる。
【０２２７】
また、図７３及び図７４に、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍの黄銅線に１００ｋＨｚを印加したときの黄銅線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７３と図６９とを対比すると、黄銅線の表層付近の磁界強度がＣｕ線の場合よりも弱いことが分かる。また、図７４と図７０とを対比すると、黄銅線の渦電流による損失がＣｕ線の場合と比較して小さくなることが分かる。
【０２２８】
また、図７５及び図７６に、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍのリン青銅線に１００ｋＨｚを印加したときのリン青銅線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７５と図６９とを対比すると、リン青銅線の表層付近の磁界強度がＣｕ線の場合よりも弱いことが分かる。また、図７６と図７０とを対比すると、リン青銅線の渦電流による損失がＣｕ線の場合と比較して小さくなることが分かる。
【０２２９】
＜第２の実施例＞
第２の実施例として、図７７に、外部磁界強度Ｈを１（Ａ／ｍｍ）として計算した本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線及び比較例に係るＣｕ線の交流抵抗（近接効果成分）を示す。図７７から、所定の周波数帯域において、黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなることが分かる。
【０２３０】
＜第３の実施例＞
第３の実施例として、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線である黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線及び比較例に係るＣｕ線について、直径０．４ｍｍの素線を１４本用いて、８０ターンでリアクトルをそれぞれ作製した。リアクトルの交流抵抗を１本当たりの単位長さで表した測定結果を図９に示す。図９において、黄銅線、リン青銅線、ケイ青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも、小さくなることが分かる。また、図７７に示した素線の場合と比較すると、リアクトルの場合の交流抵抗の抑制効果がより大きいことが分かる。
【０２３１】
＜第４の実施例＞
第４の実施例として、本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線について、図１０に示すように直径０．４ｍｍ、長さ６．６ｍの素線を５５本用いて、１７ターンでリッツ線構造とし、ＩＨ調理器用の磁場発生コイルを作製し、それらについて特性確認試験を行った。試験結果を図１１及び図１２に示す。ＩＨ調理器には、一般的に２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度の高周波電流が使用されるが、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度を含む周波数帯域では、黄銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなるのが分かる。
【０２３２】
＜高周波電線の製造方法＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の製造方法の一例を説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり特に限定されるものではない。本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線は種々の製造方法により製造することが可能である。
【０２３３】
（イ）直径９．５ｍｍ〜１２．０ｍｍ程度の黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ青銅等の銅よりも体積抵抗率の高い銅合金部材を用意する。
【０２３４】
（ロ）次に、その銅合金部材を、２０パス程度の複数段の伸線ダイスを通すことにより伸線する。複数段の伸線ダイスを経ることにより、最終的に高周波電線の直径を０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度とする。この結果、図６５に示した銅合金を導体部４１とする高周波電線が完成する。
【０２３５】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０２３６】
本発明の第１〜第４の実施の形態に係る電線（高周波電線）として素線（単線）を説明したが、この素線を複数本束ねた集合線や、複数本撚り合わせたリッツ線として使用することも可能であり、集合線やリッツ線の場合にも更に有効に交流抵抗を抑制することができる。
【０２３７】
また、式（１）〜式（５２）に交流抵抗Ｒac、表皮効果による交流抵抗Ｒs、及び近接効果による交流抵抗Ｒpの理論式の一例を説明したが、交流抵抗Ｒac、表皮効果による交流抵抗Ｒs、及び近接効果による交流抵抗Ｒpの計算手法は特にこれらに限定されない。また、交流抵抗Ｒac、表皮効果による交流抵抗Ｒs、及び近接効果による交流抵抗Ｒpは、理論式を用いて計算する代わりに実際に測定しても良いのは勿論である。
【０２３８】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係る高周波電線は、その表面をポリウレタン等の絶縁被覆層で被覆したエナメル線として用いても良いことは勿論である。
【０２３９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２４０】
本発明の電線は、高周波変圧器、モータ、リアクトル、チョークコイル、誘導加熱装置、磁気ヘッド、高周波給電ケーブル、ＤＣ電源ユニット、スイッチング電源、ＡＣアダプタ、渦電流検出方式等の変位センサ・探傷センサ、ＩＨクッキングヒータ、非接触給電装置又は高周波電流発生装置等の種々の装置の製造業を含む電子機器産業に利用可能である。
【図１】
2012023378.tif 000052
【図２】
2012023378.tif 000053
【図３】
2012023378.tif 000054
【図４】
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【図５】
2012023378.tif 000056
【図６】
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【図７】
2012023378.tif 000058
【図８】
2012023378.tif 000059
【図９】
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【図１０】
2012023378.tif 000061
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2012023378.tif 000079
【図２９】
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【図３０】
2012023378.tif 000081
【図３１】
2012023378.tif 000082
【図３２】
2012023378.tif 000083
【図３３】
2012023378.tif 000084
【図３４】
2012023378.tif 000085
【図３５】
2012023378.tif 000086
【図３６】
2012023378.tif 000087
【図３７】
2012023378.tif 000088
【図３８】
2012023378.tif 000089
【図３９】
2012023378.tif 000090
【図４０】
2012023378.tif 000091
【図４１】
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【図４２】
2012023378.tif 000093
【図４３】
2012023378.tif 000094
【図４４】
2012023378.tif 000095
【図４５】
2012023378.tif 000096
【図４６】
2012023378.tif 000097
【図４７】
2012023378.tif 000098
【図４８】
2012023378.tif 000099
【図４９】
2012023378.tif 000100
【図５０】
2012023378.tif 000101
【図５１】
2012023378.tif 000102
【図５２】
2012023378.tif 000103
【図５３】
2012023378.tif 000104
【図５４】
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【図５５】
2012023378.tif 000106
【図５６】
2012023378.tif 000107
【図５７】
2012023378.tif 000108
【図５８】
2012023378.tif 000109
【図５９】
2012023378.tif 000110
【図６０】
2012023378.tif 000111
【図６１】
2012023378.tif 000112
【図６２】
2012023378.tif 000113
【図６３】
2012023378.tif 000114
【図６４】
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【図６５】
2012023378.tif 000116
【図６６】
2012023378.tif 000117
【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
2012023378.tif 000120
【図７０】
2012023378.tif 000121
【図７１】
2012023378.tif 000122
【図７２】
2012023378.tif 000123
【図７３】
2012023378.tif 000124
【図７４】
2012023378.tif 000125
【図７５】
2012023378.tif 000126
【図７６】
2012023378.tif 000127
【図７７】
2012023378.tif 000128
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月2日(2011.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域で使用され、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記電線が使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域で使用され、電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項９】
円心状に配置された複数の鉄心と、
アルミニウム線、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる中心導体と、前記中心導体を被覆する銅からなる被覆層とを備える電線が前記複数の鉄心に巻かれた複数のコイルと、
前記複数のコイルに交流電流を印加することにより回転する回転子
とを備え、
前記コイルの交流抵抗値が前記導体部と同じ線径を有する銅線で巻いたコイルの交流抵抗値よりも小さくなる第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、前記コイルに印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御されることを特徴とする電気モータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
これらの銅合金線は、スズ、銅又はクロム（Ｃｒ）等のメッキ処理がされていても良い。また、導体部１１は円筒状の他、平角状等の種々の形状を有していても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
これらの銅合金線は、スズ、銅又はクロム（Ｃｒ）等のメッキ処理がされていても良い。また、導体部３１は円筒状のものの他、平角等の形状のものであっても良い。
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月19日(2011.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域で使用され、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記電線が使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数帯域で使用され、電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項９】
円心状に配置された複数の鉄心と、
アルミニウム線、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる中心導体と、前記中心導体を被覆する銅からなる被覆層とを備える電線が前記複数の鉄心に巻かれた複数のコイルと、
前記複数のコイルに交流電流を印加することにより回転する回転子
とを備え、
前記コイルの交流抵抗値が前記導体部と同じ線径を有する銅線で巻いたコイルの交流抵抗値よりも小さくなる第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、前記コイルに印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御されることを特徴とする電気モータ。
【手続補正書】
【提出日】平成23年12月27日(2011.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数帯域で使用され、銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記電線が使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数帯域で使用され、電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値と、前記導体部と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、互いの間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より大きい第２の周波数の間の周波数帯域内に、前記使用される周波数帯域が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数帯域の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記直流抵抗値は、前記直流抵抗値をＲｄｃ、前記第２の周波数をｆ２として、
０．７×１０（0.925×log Rdc + 2.24）≦ｆ２≦１．３×１０（0.925×log Rdc + 2.24）
の関係で規定されていることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記電線が使用される周波数帯域が、基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項９】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる電線の設計装置であって、
前記電線の交流抵抗値及び前記電線と同じ線径を有する銅線の交流抵抗値を、複数の周波数に応じて、複数の線径毎に計算する交流抵抗計算部と、
前記複数の線径毎に、前記電線の交流抵抗値と銅線の交流抵抗値とが互いに一致し、且つ互いの間で前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さい第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数を抽出する周波数抽出部と、
前記複数の線径のうち、前記電線の使用される周波数帯域が、前記抽出された第１の周波数及び第２の周波数の間に規定される周波数帯域内に収まるような前記第１及び第２の周波数に対応する前記電線の線径を抽出する線径抽出部
とを備えることを特徴とする電線の設計装置。
【請求項１０】
円心状に配置された複数の鉄心と、
アルミニウム線、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる中心導体と、前記中心導体を被覆する銅からなる被覆層とを備える電線が前記複数の鉄心に巻かれた複数のコイルと、
前記複数のコイルに交流電流を印加することにより回転する回転子
とを備え、
前記コイルの交流抵抗値が前記導体部と同じ線径を有する銅線で巻いたコイルの交流抵抗値よりも小さくなる第１の周波数及び該第１の周波数より高い第２の周波数の間に収まるように、前記コイルに印加する交流電流の周波数がインバータ方式により制御されることを特徴とする電気モータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ここで、「特定の周波数帯域」は、その電線（製品）が使用される範囲として規定（設定）された周波数帯域を意味する。「特定の周波数帯域」の上限値、下限値及び範囲は個々の製品の仕様に応じて適宜設定されるものであり、特に限定されない。「特定の周波数帯域」は、例えば数ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度、又は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度であっても良いし、ＩＨ調理器の場合、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ程度であっても良い。日本、米国、欧州の商用電源周波数をそのまま使用する製品であれば５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ程度であっても良い。また、「基準とするＣｕ線」は、予め規定（設定）されるものであり、導体部１１と同じ線径であっても良いし異なる線径であっていても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
図１５に、各導体材料について、１００ｋＨｚ、外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける近接効果による交流抵抗及び基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗との比（Ｒｐ比）を、上述した式（４８）を用いて計算した結果を示す。図１５では、導体材料として、図１（ａ）に示した導体部１１が銅線（Ｃｕ線）のもの、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２が合金アルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図１（ａ）に示した導体部１１がそれぞれ黄銅、ケイ青銅及びリン青銅からなるものを対象とした。ＣＣＡ線の体積抵抗率については、２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。図１５から、線径がＣｕ線の線径と同一の場合に加え、線径がＣｕ線より大きい場合にもＲｐ比が１未満となる条件があることが分かる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４２】
2012023378.tif 000129
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月9日(2012.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する、第１の周波数及び前記第１の周波数よりも周波数の大きい第２の周波数を有し、
前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記電線が使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数１】
2012023378.tif 000130
の関係で規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記電線が使用される周波数が、前記電線に使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する、第１の周波数及び前記第１の周波数よりも周波数の大きい第２の周波数を有し、
前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記コイルが使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記コイルが使用される周波数の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数２】
2012023378.tif 000131
の関係で規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記コイルが使用される周波数が、前記コイルに使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一態様において、直流抵抗値は、直流抵抗値をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、
【数３】
2012023378.tif 000132
の関係で規定されていても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一態様において、導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなっていても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の他の態様において、直流抵抗値は、直流抵抗値をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、
【数４】
2012023378.tif 000133
の関係で規定されていても良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の他の態様において、導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなっていても良い。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る表皮効果を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための他の概略図である。
【図５】２層構造の導線の断面図である。
【図６】電流が流れている導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図７】外部磁界が印加された場合の２層構造の導線の断面図である。
【図８】外部磁界が印加された場合の導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る各電線及び比較例に係るＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの作製条件を表した表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表す表である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果成分と表皮効果成分の周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る各種材料の交流抵抗及びＣｕ線との交流抵抗比の計算結果を表す表である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＡ線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図２０】高周波トランスの一次巻線電流波形を表すグラフである。
【図２１】基準周波数及び高調波成分を説明するためのグラフである。
【図２２】ＣＣＡ巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図２６】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数２０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２７】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数５０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２８】図２６と図２７を重ね合せた応答を表すグラフである。
【図２９】図２６の電流の周波数スペクトルを表すグラフである。
【図３０】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図３１】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである．
【図３２】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性を表すグラフである。
【図３３】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性を表すグラフである。
【図３４】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図３５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図３６】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図３７】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図３８】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４０】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図４１】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図４２】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図４３】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図４４】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図４５】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図４６】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図４７】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４８】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４９】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図５０】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図５１】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図５２】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図５３】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図５４】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図５５】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図５６】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５７】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５８】図５８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図５８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図５９】本発明の第３の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図６０】本発明の第３の実施の形態に係る電線の材料及び線径をふって測定した基準直流抵抗及び第２の周波数を表したグラフである。
【図６１】本発明の第３の実施の形態に係る基準直流抵抗と第２の周波数との関係を表したグラフである。
【図６２】黄銅巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図６３】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図６４】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６５】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の一例を示す断面図である。
【図６６】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図６７】比較例に係るＣｕ線の電流密度分布を表すグラフである。
【図６８】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の材料の体積抵抗率を表す表である。
【図６９】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表す他のグラフである。
【図７０】比較例に係るＣｕ線の損失分布を表すグラフである。
【図７１】本発明の第４の実施の形態に係るケイ素青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７２】本発明の第４の実施の形態に係るケイ素青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７３】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７４】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７５】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７６】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７７】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線及びケイ素青銅線と、比較例に係るＣｕ線の周波数と交流抵抗（近接効果成分）との関係を表すグラフである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
導体部１１の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。導体部１１の材料としては、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金、及び銅・ニッケル・ケイ素合金等の銅合金が使用可能である。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ素青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
図９に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線及び比較例に係るＣｕ線の外部磁界強度Ｈが１（Ａ／ｍｍ）における近接効果による交流抵抗を、上述した式（４８）を用いて計算により求めた。図９から、所定の周波数帯域において、黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなることが分かる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
図１５に、各導体材料について、１００ｋＨｚ、外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける近接効果による交流抵抗及び基準とするＣｕ線の近接効果による交流抵抗との比（Ｒｐ比）を、上述した式（４８）を用いて計算した結果を示す。図１５では、導体材料として、図１（ａ）に示した導体部１１が純アルミニウムのもの、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２がアルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図１（ｂ）に示した中心導体１２が合金アルミニウムからなり、被覆層１３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図１（ａ）に示した導体部１１がそれぞれ黄銅、ケイ素青銅及びリン青銅からなるものを対象とした。ＣＣＡ線の体積抵抗率については、２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。図１５から、線径がＣｕ線の線径と同一の場合に加え、線径がＣｕ線より大きい場合にもＲｐ比が１未満となる条件があることが分かる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８０】
導体部３１の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。導体部３１の材料としては、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金、及び銅・ニッケル・ケイ素合金等の銅合金が使用可能である。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ素青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８８】
ここで、導体に適用する金属の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗を「基準直流抵抗」と定義する。図６０に示すように、導体の材料と線径をふって、基準直流抵抗及び第２の周波数を計算により求めた。図６０では、導体の材料として、図５８（ａ）に示した導体部３１が純アルミニウムのもの、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２が合金アルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図５８（ａ）に示した導体部３１がそれぞれ黄銅、ケイ素青銅及びリン青銅からなるものについての計算結果を示す。ＣＣＡ線の体積抵抗率については２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。計算結果について回帰分析を行った結果、図６１に実線で示すような回帰直線が得られた。即ち、基準直流抵抗をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、次式（４９）の関係があることが見出された。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８９】
【数５】
2012023378.tif 000134
本発明の第３の実施の形態に係る電線は、式（５３）を用いて、電線が使用される特定の周波数帯域の上限値以上の第２の周波数を有するように、導体部３１の基準直流抵抗値が規定されている。即ち、その基準直流抵抗値となるように、導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等が規定されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９５】
また、図６１に、実線で示した回帰直線に対してそれぞれ０．７倍及び１．３倍の２本の破線を示す。本発明の第３の実施の形態において、回帰直線の±３０％程度のバラツキを考慮して、図６１に示した２本の破線で挟まれるバンド幅の範囲内で基準直流抵抗値を規定しても良い。即ち、本発明の第３の実施の形態に係る高周波電線の基準直流抵抗値Ｒｄｃを、第２の周波数をｆ２として、
【数６】
2012023378.tif 000135
の関係で規定しても良い。この結果、基準直流抵抗値に実効的な範囲で幅を持たせることができ、基準直流抵抗値を規定する導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等の設計自由度を向上させることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９７】
また、基準直流抵抗値Ｒｄｃを、特定の周波数帯域の上限値をｆ０として、
【数７】
2012023378.tif 000136
を満たすように規定しても良い。この結果、第２の周波数を特定の周波数帯域の上限値以上に設定できるとともに、式（５５）の関係を満たす範囲で基準直流抵抗値を規定することができるので、基準直流抵抗値を規定する導体部３１の体積抵抗率、断面積、材料、形状及び線径等の設計自由度を向上させることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１８】
高周波電線の直径は、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度が望ましいが、特に限定されるものではない。銅合金層１は、例えば黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ素青銅等からなる。黄銅は、銅（Ｃｕ）及び亜鉛（Ｚｎ）を含む合金（Ｃｕ−Ｚｎ）であり、銅と亜鉛以外の少量の元素が含まれていても良い。ケイ素青銅は、銅、スズ（Ｓｎ）及びケイ素（Ｓｉ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｓｉ）であり、銅、スズ及びケイ素以外の少量の元素が含まれていても良い。リン青銅は、銅、スズ及びリン（Ｐ）を含む合金（Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ）であり、銅、スズ及びリン以外の少量の元素が含まれていても良い。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２５】
そこで、本発明の第４の実施の形態では、銅よりも体積抵抗率の大きい銅合金を高周波電線に適用した。図６８に示すように、２０℃において、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ素青銅のそれぞれの体積抵抗率は、銅よりも高い。また、純アルミニウムも銅よりも体積抵抗率が高いが、Ａｌ線は表面が酸化皮膜で覆われており、その除去が困難である。これに対して、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ素青銅等の銅合金では、そのような問題が生じない点で有利である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２６】
＜第１の実施例＞
第１の実施例として、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の磁界強度分布及び損失分布の測定結果を説明する。図６９及び図７０に、比較例として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍのＣｕ線に１００ｋＨｚを印加したときのＣｕ線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７１及び図７２に、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線として、外部磁界強度を１Ａ／ｍｍとして、半径０．２ｍｍのケイ素青銅線に１００ｋＨｚを印加したときのケイ素青銅線のｙ軸に沿った磁界強度分布及び損失分布をそれぞれ示す。図７１と図６９とを対比すると、ケイ素青銅線の表層付近の磁界強度がＣｕ線の場合よりも弱いことが分かる。また、図７２と図７０とを対比すると、ケイ素青銅線の渦電流による損失がＣｕ線の場合と比較して小さくなることが分かる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２９】
＜第２の実施例＞
第２の実施例として、図７７に、外部磁界強度Ｈを１（Ａ／ｍｍ）として計算した本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線及び比較例に係るＣｕ線の交流抵抗（近接効果成分）を示す。図７７から、所定の周波数帯域において、黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも小さくなることが分かる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３０】
＜第３の実施例＞
第３の実施例として、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線である黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線及び比較例に係るＣｕ線について、直径０．４ｍｍの素線を１４本用いて、８０ターンでリアクトルをそれぞれ作製した。リアクトルの交流抵抗を１本当たりの単位長さで表した測定結果を図９に示す。図９において、黄銅線、リン青銅線、ケイ素青銅線の交流抵抗がＣｕ線の交流抵抗よりも、小さくなることが分かる。また、図７７に示した素線の場合と比較すると、リアクトルの場合の交流抵抗の抑制効果がより大きいことが分かる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３３】
（イ）直径９．５ｍｍ〜１２．０ｍｍ程度の黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ素青銅等の銅よりも体積抵抗率の高い銅合金部材を用意する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2012023378.tif 000137
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2012023378.tif 000138
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６０】
2012023378.tif 000139
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６８】
2012023378.tif 000140
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７７】
2012023378.tif 000141
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月30日(2012.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する第１の周波数と、前記第１の周波数よりも周波数が大きく、前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値に一致する第２の周波数を有し、
前記第１の周波数と前記第２の周波数の間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さく、
前記電線が使用される周波数帯域が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記電線が使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数１】
2012023378.tif 000142
の関係で規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記電線が使用される周波数が、前記電線に使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する第１の周波数と、前記第１の周波数よりも周波数が大きく、前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値に一致する第２の周波数を有し、
前記第１の周波数と前記第２の周波数の間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さく、
前記コイルが使用される周波数帯域が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記コイルが使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記コイルが使用される周波数以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数２】
2012023378.tif 000143
の関係で規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記コイルが使用される周波数が、前記コイルに使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る表皮効果を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果を説明するための他の概略図である。
【図５】２層構造の導線の断面図である。
【図６】電流が流れている導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図７】外部磁界が印加された場合の２層構造の導線の断面図である。
【図８】外部磁界が印加された場合の導線表面の電磁界を示す概略図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る各電線及び比較例に係るＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの作製条件を表した表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表すグラフである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及び比較例に係るＣｕ線を素線として用いた磁場発生コイルの周波数と交流抵抗との関係を表す表である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線についての周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る近接効果成分と表皮効果成分の周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る各種材料の交流抵抗及びＣｕ線との交流抵抗比の計算結果を表す表である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るＣＣＡ線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図２０】高周波トランスの一次巻線電流波形を表すグラフである。
【図２１】基準周波数及び高調波成分を説明するためのグラフである。
【図２２】ＣＣＡ巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る電線の設計方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図２６】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数２０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２７】比較例に係るＣｕ線をコイルに使用した場合の動作周波数５０Ｈｚ時の電流応答を表すグラフである。
【図２８】図２６と図２７を重ね合せた応答を表すグラフである。
【図２９】図２６の電流の周波数スペクトルを表すグラフである。
【図３０】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図３１】比較例に係る半径が０．８ｍｍのＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである．
【図３２】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性を表すグラフである。
【図３３】比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性を表すグラフである。
【図３４】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図３５】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図３６】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図３７】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図３８】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図３９】本発明の第２の実施の形態の第１の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４０】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図４１】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図４２】半径が１．０ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図４３】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図４４】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図４５】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図４６】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図４７】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４８】本発明の第２の実施の形態の第２の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図４９】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係る電気モータの一例を示す概略図である。
【図５０】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の表皮効果による高周波抵抗を表すグラフである。
【図５１】半径が１．２ｍｍの本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線の近接効果による高周波損失（Ｈ０＝１Ａ／ｍｍ）を表すグラフである。
【図５２】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その１）を表すグラフである。
【図５３】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗静特性（その２）を表すグラフである。
【図５４】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その１）を表すグラフである。
【図５５】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例に係るＣＣＡ線、Ａｌ線及び比較例に係るＣｕ線で巻いたコイルの高周波抵抗動特性（その２）を表すグラフである。
【図５６】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なるα値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５７】本発明の第２の実施の形態の第３の実施例において異なる半径ｒ値に対してＣＣＡ線がＣｕ線より動特性高周波抵抗が小さくなる周波数帯域を表す表である。
【図５８】図５８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の一例を示す断面図である。図５８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る電線の他の一例を示す断面図である。
【図５９】本発明の第３の実施の形態に係る黄銅線及びＣｕ線における周波数と交流抵抗との関係を表したグラフである。
【図６０】本発明の第３の実施の形態に係る電線の材料及び線径をふって測定した基準直流抵抗及び第２の周波数を表した表である。
【図６１】本発明の第３の実施の形態に係る基準直流抵抗と第２の周波数との関係を表したグラフである。
【図６２】黄銅巻線と銅巻線の損失を表す表である。
【図６３】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計装置の一例を示す概略図である。
【図６４】本発明の第３の実施の形態に係る電線の設計方法及び製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６５】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の一例を示す断面図である。
【図６６】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図６７】比較例に係るＣｕ線の電流密度分布を表すグラフである。
【図６８】本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線の材料の体積抵抗率を表す表である。
【図６９】比較例に係るＣｕ線の磁界強度分布を表す他のグラフである。
【図７０】比較例に係るＣｕ線の損失分布を表すグラフである。
【図７１】本発明の第４の実施の形態に係るケイ素青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７２】本発明の第４の実施の形態に係るケイ素青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７３】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７４】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７５】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の磁界強度分布を表すグラフである。
【図７６】本発明の第４の実施の形態に係るリン青銅線の損失分布を表すグラフである。
【図７７】本発明の第４の実施の形態に係る黄銅線、リン青銅線及びケイ素青銅線と、比較例に係るＣｕ線の周波数と交流抵抗（近接効果成分）との関係を表すグラフである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
図１４に、直径０．４ｍｍの黄銅線についての外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける表皮効果成分Ｒｓと直流抵抗Ｒｄｃとの和及び近接効果成分Ｒｐの計算結果を示す。直流抵抗Ｒｄｃは、式（１）で周波数を０としたときの値である。図９、図１１〜図１３に示すように黄銅線等が銅よりも高い体積抵抗率であるにも関わらず、所定の周波数帯域においてＣｕ線よりも低い交流抵抗となる現象の理由は、図１４に示すように交流抵抗が近接効果に大きく依存し、且つ、体積抵抗率が高いと近接効果が小さくなる周波数帯域が存在することによるものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８６】
図１４に、直径０．４ｍｍの黄銅線についての外部磁界強度Ｈが１Ａ／ｍｍにおける周波数と、表皮効果成分Ｒｓと直流抵抗成分Ｒｄｃとの和及び近接効果成分Ｒｐとの関係を示す。直流抵抗Ｒｄｃは、周波数が０のときの交流抵抗の値である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８８】
ここで、導体に適用する金属の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗を「基準直流抵抗」と定義する。図６０に示すように、導体の材料と線径をふって、基準直流抵抗及び第２の周波数を計算により求めた。図６０では、導体の材料として、図５８（ａ）に示した導体部３１が純アルミニウムのもの、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１０％のもの（１０％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２がアルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の１５％のもの（１５％ＣＣＡ）、図５８（ｂ）に示した中心導体３２が合金アルミニウムからなり、被覆層３３の断面積が電線全体の断面積の５％のもの（５％ＣＣＡ（合金Ａｌ））、並びに図５８（ａ）に示した導体部３１がそれぞれ黄銅、ケイ素青銅及びリン青銅からなるものについての計算結果を示す。ＣＣＡ線の体積抵抗率については２層の断面積比で換算して求めた等価体積抵抗率とした。計算結果について回帰分析を行った結果、図６１に実線で示すような回帰直線が得られた。即ち、基準直流抵抗をＲｄｃ、第２の周波数をｆ２として、次式（５３）の関係があることが見出された。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２４】
そこで、本発明の第４の実施の形態では、銅よりも体積抵抗率の大きい銅合金を高周波電線に適用した。図６８に示すように、２０℃において、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ素青銅のそれぞれの体積抵抗率は、銅よりも高い。また、純アルミニウムも銅よりも体積抵抗率が高いが、Ａｌ線は表面が酸化皮膜で覆われており、その除去が困難である。これに対して、黄銅（真鍮）、リン青銅及びケイ素青銅等の銅合金では、そのような問題が生じない点で有利である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２５】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態に係る高周波電線によれば、黄銅（真鍮）、リン青銅又はケイ素青銅等の銅よりも体積抵抗率の高い銅合金を導体部４１とすることにより、所定の周波数帯域において、Ｃｕ線を用いた場合よりも渦電流による損失が小さく、交流抵抗を低減可能となる。
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月6日(2012.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備える電線であって、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する第１の周波数と、前記第１の周波数よりも周波数が大きく、前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値に一致する第２の周波数を有し、
前記第１の周波数と前記第２の周波数の間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さく、
前記電線が使用される周波数帯域が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記電線が使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記電線が使用される周波数の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数１】
2012023378.tif 000144
の関係で規定されていることを特徴とする電線。
【請求項２】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の電線。
【請求項３】
前記電線が使用される周波数が、前記電線に使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電線。
【請求項４】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電線。
【請求項５】
電線を素線として用いたコイルであって、
前記電線が銅よりも体積抵抗率が高い材料からなる導体部を備え、
前記電線の交流抵抗値が、前記導体部と同じ線径及び同じ長さからなる銅線の交流抵抗値に一致する第１の周波数と、前記第１の周波数よりも周波数が大きく、前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値に一致する第２の周波数を有し、
前記第１の周波数と前記第２の周波数の間において前記電線の交流抵抗値が前記銅線の交流抵抗値よりも小さく、
前記コイルが使用される周波数帯域が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであり、前記第１の周波数から前記第２の周波数までの周波数帯域に、前記コイルが使用される周波数が収まるように前記導体部の体積抵抗率が規定され、
前記第２の周波数が前記コイルが使用される周波数の上限値以上となるように、前記導体部の体積抵抗率を断面積で除した単位長さ当たりの直流抵抗値が、前記直流抵抗値をＲｄｃ（ｍΩ／ｃｍ）、前記第２の周波数をｆ２（ｋＨｚ）としたとき、
【数２】
2012023378.tif 000145
の関係で規定されていることを特徴とするコイル。
【請求項６】
前記導体部が、黄銅、リン青銅、ケイ素青銅、銅・ベリリウム合金及び銅・ニッケル・ケイ素合金から選ばれる銅合金、アルミニウム並びに銅被覆アルミニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載のコイル。
【請求項７】
前記コイルが使用される周波数が、前記コイルに使用する交流電流の基本波の周波数から２０次までの高調波の周波数を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のコイル。
【請求項８】
前記導体部の線径が、０．０５ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のコイル。
【国際調査報告】
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